壳聚糖封装芦荟纳米颗粒增强间充质干细胞治疗阿米卡星肾毒性的协同效应

　　本研究针对阿米卡星诱导的急性肾损伤(AKI)临床治疗困境，开发了壳聚糖封装芦荟纳米颗粒(AVE-CSNPS)新型递送系统。通过系统比较载体游离纳米颗粒(AVENPS)与载体型纳米颗粒的理化特性及生物活性，发现AVE-CSNPS具有最优的药物递送特性：更大流体动力学尺寸(40.52 nm)、更高正电zeta电位(+31.92 mV)和增强稳定性(PDI<0.3)。体外实验证实其显著强化抗氧化、抗炎和抗凝血活性，同时降低细胞毒性。体内研究显示AVE-CSNPS与间充质干细胞(MSCs)联用可最有效恢复肾功能，标准化氧化应激标志物和促炎细胞因子水平，为肾脏再生提供了有前景的纳米赋能策略。

　　

急性肾损伤(Acute Kidney Injury, AKI)是由缺血、肾毒性药物、糖尿病等多种病因引起的临床常见综合征，其中氨基糖苷类抗生素(aminoglycosides, AGs)如阿米卡星(amikacin)导致的肾毒性尤为突出。尽管这类抗生素对治疗严重革兰氏阴性菌感染至关重要，但其在近端肾小管细胞中的积累会导致血管收缩和肾小管坏死，约5-25%的患者在治疗5-7天后会发生AKI。当前AKI治疗主要依赖抗氧化剂、血管紧张素受体阻滞剂(ARBs)和血管紧张素转换酶抑制剂(ACEIs)，但这些疗法存在患者反应差异、副作用和病理学改善不完全等局限性。未经治疗的AKI会进展为慢性肾病(CKD)和终末期肾衰竭，最终需要肾移植，但供体短缺、免疫排斥和免疫抑制剂依赖等问题限制了移植成功率。

间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)因其免疫调节和再生特性展现出治疗潜力，包括分化为肾细胞谱系和分泌修复因子。然而，MSCs治疗面临衰老、炎症损伤和氧化应激导致的功能受损、移植存活率低等挑战。植物药方如芦荟(Aloe vera)提取物(AVE)虽具有肾脏保护特性，但其生物活性化合物存在生物利用度低和不稳定性等问题。纳米技术为增强植物药物递送提供了变革性平台，能实现靶向给药和生物活性化合物的持续释放，最大化疗效的同时最小化副作用。

为此，研究人员开发了两种芦荟提取物纳米制剂：载体游离纳米颗粒(AVENPS)和壳聚糖封装纳米颗粒(AVE-CSNPS)，旨在通过纳米技术增强芦荟生物活性化合物的递送，从而提升MSCs治疗阿米卡星诱导肾损伤的效果。研究成果发表在《Scientific Reports》期刊，为肾脏再生治疗提供了创新性解决方案。

研究采用的主要技术方法包括：通过酸沉淀法制备载体游离芦荟纳米颗粒(AVENPS)，通过离子凝胶法制备壳聚糖封装芦荟纳米颗粒(AVE-CSNPS)；使用气相色谱-质谱(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行植物化学成分表征；通过动态光散射(DLS)分析纳米颗粒的流体动力学尺寸和zeta电位；通过体外实验评估抗氧化(DPPH法)、抗炎(溶血抑制法)、抗凝血(PT和PTT测定)活性和细胞毒性(MTT法)；使用阿米卡星诱导的AKI小鼠模型进行体内疗效评估，实验动物来自开罗大学动物设施。

物理性质表征结果显示：AVE-CSNPS具有最大的流体动力学尺寸(40.52 nm)和最高的正电zeta电位(+31.92 mV)，表明其具有最优的药物递送特性和胶体稳定性。载体游离的AVENPS尺寸较小(27.04 nm)，zeta电位为负值(-22.8 mV)。

植物化学成分分析表明：两种纳米制剂都保留了关键生物活性化合物，其中AVE-CSNPS在黄酮类和必需矿物质保留方面表现更优。GC-MS分析显示十六烷酸(棕榈酸)是所有样品中的主要化合物(AVE: 14.73%, AVENPS: 13.60%, AVE-CSNPS: 14.53%)。HPLC分析显示AVE-CSNPS对酚类化合物保持了最佳的保留率，鞣花酸含量最高(118.06μg/mL)。ICP-MS分析显示镁是所有样品中最丰富的元素(约8700 ppm)，AVE-CSNPS在维持钾、钙、锌、铁和锰等必需矿物质水平方面表现最佳。

体外生物活性评估发现：AVE-CSNPS表现出最强的抗氧化活性，在1000μg/mL浓度下DPPH清除率达到98.2%，显著高于AVENPS(95.1%)和游离AVE(92.6%)。抗炎活性方面，AVE-CSNPS在1000μg/mL浓度下实现94.2%的溶血抑制，接近消炎药吲哚美辛(95.8%)的效果。抗凝血实验显示AVE-CSNPS能显著延长凝血时间(PT和PTT)，达到肝素活性的24-35%。细胞毒性测试表明AVE-CSNPS毒性最低，在1000μg/mL浓度下保持81.0%的细胞存活率。

体内治疗效果研究表明：MSCs+AVE-CSNPS联合治疗组表现出最显著的肾脏功能恢复效果，尿素(37.6±4.1 mg/dL)、肌酐(0.5±0.1 mg/dL)、尿酸(3.2±0.2 mmol/L)和尿 albumin(47.0±5.1μmol/L)水平接近正常范围。氧化应激参数显示，MSCs+AVE-CSNPS组丙二醛(MDA)水平降至4.2±0.6 nmol/mg组织，超氧化物歧化酶(SOD)活性升至90.0±4.9 U/mg组织，表明显著的抗氧化效果。炎症因子分析表明，MSCs+AVE-CSNPS治疗使白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和C反应蛋白(CRP)等促炎细胞因子水平恢复正常，同时抗炎细胞因子IL-4也回归生理范围。

研究结论表明，壳聚糖封装显著增强了芦荟的治疗潜力和与MSCs的协同效应。AVE-CSNPS通过改善生物活性化合物的稳定性、生物利用度和靶向递送，有效克服了传统植物提取物和MSCs治疗的局限性。这种组合疗法不仅提高了MSCs在炎症环境中的存活率和功能，还通过抗氧化、抗炎和可能的直接组织修复机制创造了再生微环境。该研究为药物诱导肾毒性和其他形式AKI的治疗提供了有前景的纳米赋能策略， bridging了植物医学、纳米医学和再生医学领域。

讨论部分强调，虽然载体游离的AVENPS制备简单，但壳聚糖基封装(AVE-CSNPS)提供了明显优势，包括更好的植物化学物质保护、增强的胶体稳定性和显著改善的体外生物活性。最重要的是，这些优异的理化特性转化为增强的体内治疗效果，证明了壳聚糖载体在提高生物利用度和协同作用中的关键作用。研究人员指出，这种组合方法可能通过改善MSCs存活和功能，以及通过联合抗氧化、抗炎和可能的直接组织修复机制创造再生微环境来发挥作用。