用于慢性及炎症性皮肤疾病的谷胱甘肽和辅酶Q10纳米凝胶：一种协同作用的抗氧化和抗炎递送平台

　　慢性伤口和氧化应激相关皮肤疾病需要持续局部递送抗氧化剂。本研究开发了基于钠藻酸盐（SA）的纳米凝胶，共递送谷胱甘肽（GSH）和辅酶Q10（CoQ10），通过DSC、FT-IR、XRD和SEM/TEM证实其稳定复合结构，体外释放显示72% GSH在24小时内缓释，流变学分析表明伪塑性特征适合皮肤应用。体内实验显示，纳米凝胶组14天内伤口闭合率达98.6%，显著提升VEGF、TGF-β1和胶原I水平，同时降低IL-6炎症因子。该纳米凝胶通过协同抗氧化和抗炎机制，为慢性伤口和炎症性皮肤病提供了高效稳定的治疗平台。

　　
该研究针对慢性伤口和氧化应激相关皮肤疾病（如糖尿病溃疡、烧伤等）的药物治疗需求，开发了一种基于硫酸铝（SA）的纳米凝胶系统，协同递送还原型谷胱甘肽（GSH）和辅酶Q10（CoQ10）。通过多技术联合表征和体内/体外实验验证，该纳米凝胶在稳定性、控释性能及临床疗效方面均展现出显著优势，为皮肤修复提供了创新解决方案。

### 一、研究背景与意义
慢性伤口和炎症性皮肤疾病（如糖尿病溃疡、烧伤、术后伤口等）的病理核心在于氧化应激和炎症反应的恶性循环。GSH作为内源性抗氧化剂，可通过清除自由基、调节免疫反应和促进细胞修复发挥关键作用，但其水溶性差、易被氧化及透皮率低等缺陷限制了临床应用。CoQ10虽为脂溶性抗氧化剂，但同样面临皮肤渗透困难的问题。现有研究多聚焦于单一成分的递送系统，而忽略两者协同增效潜力。因此，本研究通过构建GSH-CoQ10复合体系并负载于SA纳米凝胶载体，旨在突破传统递送瓶颈，实现抗氧化与抗炎的协同治疗。

### 二、材料与方法体系
研究采用多学科交叉方法验证纳米凝胶的可行性：
1. **复合物制备**：通过吸附和分子间作用力（氢键、疏水作用）构建GSH-CoQ10复合物，利用DTNB Ellman法定量检测结合效率，并通过DSC、FT-IR、XRD等手段验证复合结构。
2. **纳米凝胶优化**：以SA为载体，通过调整浓度（1.5%-3.5%）形成不同结构的凝胶体系。采用动态光散射（DLS）分析粒径分布（目标值<150 nm），zeta电位（-30 mV以下）和PDI（<0.25）确保稳定性和均一性。
3. **体外释放模型**：基于药物递送动力学（零级、一级、Higuchi、Korsmeyer-Peppas模型），选择72% 24小时缓释率为最佳参数，模拟皮肤透皮环境（37℃、pH 7.4）评估释放行为。
4. **动物实验设计**：采用Wistar大鼠创面模型（n=36），通过ELISA定量检测VEGF、TGF-β1、IL-6、胶原蛋白I等生物标志物，结合组织学分析验证疗效。

### 三、关键创新与发现
1. **复合物结构表征**：
- **DSC分析**显示GSH与CoQ10复合后，GSH的熔融峰（190℃）消失，CoQ10的结晶峰（49.5℃）减弱，证实分子间相互作用导致结晶度下降。
- **FT-IR光谱**中GSH的-SH伸缩振动峰（2525 cm?1）向低波数偏移，CoQ10的羰基峰（1660 cm?1）变宽，表明氢键形成及电子环境改变。
- **XRD和SEM/TEM**进一步揭示复合物从结晶态向无序态转变，纳米颗粒尺寸分布在50-150 nm范围内，形成连续多孔结构。

2. **纳米凝胶性能优化**：
- **2.5% SA凝胶**（Formulation B）在DLS测试中表现最佳：粒径142±5 nm（接近理想皮肤透皮粒径），zeta电位-33±1 mV（静电稳定性），PDI 0.25±0.02（粒径均一性高）。
- **流变学特性**显示该凝胶为典型假塑性流体（n=0.42），兼具高粘弹性（K=5.2 Pa·s?）和易延展性（剪切稀化明显），适合皮肤贴敷。
- **稳定性测试**（12个月冷藏）显示：pH波动<0.15，粒径增幅仅6.4%，相似因子f?>50，符合国际药典稳定性标准。

3. **协同治疗效果验证**：
- **伤口愈合速率**：纳米凝胶组14天闭合率达98.6%，较GSH单独组（85%）和空白对照（60%）提升显著（p<0.01）。
- **炎症调控**：IL-6水平在纳米凝胶组14天内下降42%（从260 ng/mL至120 ng/mL），较对照组降低57%，表明快速抑制炎症反应。
- **再生促进**：TGF-β1在纳米凝胶组7天时达210 ng/mL，14天增至285 ng/mL，刺激胶原蛋白I合成量提升45%（265 ng/mL vs 180 ng/mL）。
- **血管生成增强**：VEGF表达量在7天峰值达260 ng/mL，较GSH单独组提高70%，促进新生血管形成。

### 四、作用机制解析
1. **物理屏障效应**：SA纳米凝胶的三维网络结构（直径<150 nm）可延缓药物释放，使GSH在24小时内仅释放72%，维持皮肤局部高浓度。
2. **化学协同机制**：
- **GSH**通过-SH基团与CoQ10的羟基/酮基形成氢键网络，增强两者结合稳定性（结合容量达885 mg/g CoQ10）。
- **CoQ10**脂溶性特性使纳米凝胶形成“核-壳”结构，外壳（GSH/SA）控制释放，内核（CoQ10）增强细胞膜稳定性。
3. **免疫调节路径**：
- **抗氧化**：GSH维持Nrf2/ HO-1通路活性，清除ROS（减少IL-6 42%）。
- **抗炎**：抑制NF-κB信号，降低促炎因子IL-6（降幅57%）。
- **促再生**：上调TGF-β1（增幅65%）和VEGF（增幅70%），促进成纤维细胞增殖和胶原沉积。

### 五、临床应用价值
1. **剂型创新**：将水溶性GSH与脂溶性CoQ10整合于同一载体，解决传统制剂中“投药分离”难题。
2. **长效控释**：72% 24小时缓释率与皮肤表皮更替周期（14-28天）匹配，实现连续治疗。
3. **安全性验证**：纳米凝胶未引发刺激性反应（SDS测试），且在皮肤模型中无显著毒性（ELISA检测无细胞损伤指标升高）。
4. **适用范围**：对糖尿病溃疡（需长期修复）、烧伤创面（需快速抗炎）及慢性皮炎（需持续抗氧化）均适用，临床转化潜力显著。

### 六、技术局限性及改进方向
1. **稳定性边界**：12个月后粒径增幅达6.4%，建议引入抗氧化剂（如EDTA）延缓纳米颗粒聚集。
2. **生物标志物扩展**：可增加mRNA测序验证促炎/抗炎基因表达谱，深入解析作用机制。
3. **工艺优化**：需建立连续化生产标准，确保批次间一致性（当前RSD<5%）。

### 七、结论
本研究首次成功构建GSH-CoQ10-SA纳米凝胶系统，通过物理屏障和化学协同作用实现双重递送。临床前实验证实其可加速伤口愈合（14天闭合率98.6%）、调控炎症（IL-6降低57%）并促进再生（胶原合成增45%）。该技术为慢性伤口治疗提供了可生物降解、可规模化生产的创新方案，未来可拓展至光老化修复、压疮预防等皮肤疾病领域。