基于分子动力学模拟的氨基酸功能化聚(酯酰胺)纳米粒显著提高疏性抗炎药6BIGOE的包封效率

　　本研究针对疏水性药物递送效率低、稳定性差及生物相容性不足的难题，开发了含L-缬氨酸和L-苯丙氨酸的聚(酯酰胺)(PEA)纳米粒。通过分子动力学模拟证实PEA与6BIGOE具有更强的相互作用和相容性，实验证明其包封率(63–78%)显著高于PLGA(42%)，且具备更高的玻璃化转变温度和优良的生物相容性，为疏水性抗炎药物的高效递送提供了创新性解决方案。

　　

在药物递送领域，疏水性药物的高效包封始终是制约其临床应用的瓶颈问题。传统的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米载体虽已被广泛使用，但存在药物负载率有限、降解过程中局部酸中毒等固有缺陷。面对这一挑战，聚(酯酰胺)(Poly(ester amide), PEA)材料因其兼具聚酯的生物可降解性和聚酰胺的优异力学性能而备受关注。特别是通过引入天然氨基酸单元，PEA可调控降解行为并改善生物相容性，为设计新一代纳米药物递送平台提供了新思路。

本研究旨在开发基于α-氨基酸的PEA纳米粒，用于高效递送疏水性抗炎药物6-溴靛玉红-3′-甘油-肟-醚(6-bromoindirubin-3′-glycerol-oxime ether, 6BIGOE)，并通过分子动力学模拟从原子层面深入探究聚合物与药物间的相互作用机制，为理性设计高效纳米载药系统提供理论指导。相关成果发表于《International Journal of Pharmaceutics》。

为开展研究，团队运用了几项关键技术：通过开环聚合反应合成含L-缬氨酸(PValG)和L-苯丙氨酸(PPheG)的PEA聚合物；采用分子动力学模拟(使用Materials Studio软件和COMPASS III力场)计算Flory-Huggins相互作用参数(χ)和混合吉布斯自由能(ΔG_mix)，评估聚合物与6BIGOE的相容性；通过乳化-溶剂蒸发法制备纳米粒；利用动态光散射技术表征纳米粒的粒径、多分散指数(PDI)和Zeta电位；采用差示扫描量热法(DSC)分析热力学行为；通过体外释放研究评估药物释放 profiles；并利用从健康志愿者外周血分离的人CD14⁺单核细胞模型，通过MTT/LDH法和ELISA检测评估纳米制剂的细胞毒性和抗炎功效。

3.1. 合成与表征含L-缬氨酸和L-苯丙氨酸的聚(酯酰胺)

通过开环聚合成功合成了PEA聚合物PValG和PPheG。SEC和MALDI-TOF MS表征证实获得了目标聚合物，PValG的分子量分布较窄(D = 1.12)，而PPheG则稍宽(D = 1.32)。

3.2. 通过分子动力学模拟确定聚合物-6BIGOE相互作用

分子动力学模拟结果表明，与PLGA相比，两种PEA聚合物(PPheG和PValG)与6BIGOE具有更低的Flory-Huggins参数χ_II和更负的ΔG_mix值，表明其与药物的混合热力学更有利。径向分布函数(RDF)分析进一步揭示，PEA通过其酰胺键与6BIGOE形成了更强的氢键相互作用，这是其具有更高相容性的关键机制。

3.3. 通过纳米乳化法制备6BIGOE负载的聚(酯酰胺)纳米粒

采用纳米乳化技术成功制备了基于PLGA、PValG和PPheG的纳米粒。所有纳米粒均呈单分散，粒径约200 nm，Zeta电位约-20 mV。透射电镜显示PLGA和PValG纳米粒为规则球形，而PPheG纳米粒则呈多角形，推测与其苯环的π-π堆积有关。最关键的是，包封效率(EE)测定显示，PValG和PPheG纳米粒对6BIGOE的EE分别高达78%和63%，显著高于PLGA纳米粒(42%)，验证了模拟预测的更高亲和力。

3.4. 纳米粒的热力学行为和6BIGOE的体外药物释放

DSC分析表明，PEA纳米粒具有比PLGA更高的玻璃化转变温度(T_g >88°C)，表明其具有更优越的热力学稳定性。体外释放研究显示，所有纳米粒均表现出相似的突释继以缓释的释放动力学，168小时内释放超过90%的药物，表明PEA在实现高效包封的同时并未影响药物的可控释放。

3.5. 纳米粒处理后人单核细胞的生物相容性和细胞因子释放调节

生物学评价显示，游离的6BIGOE在1μM浓度下对单核细胞显示出细胞毒性，而将其封装入纳米粒后则完全消除了该毒性作用，证明了纳米包封的屏蔽效应。在抗炎活性方面，所有载药纳米粒均能显著抑制脂多糖(LPS)刺激后单核细胞释放促炎细胞因子IL-1β和TNF-α，并能维持抗炎细胞因子IL-10的水平。特别值得注意的是，在1μM的高浓度下，纳米制剂仍能维持IL-10的分泌，而游离药物则完全抑制了它，凸显了纳米递送在调节药物生物效应方面的优势。

本研究得出结论，基于L-缬氨酸和L-苯丙氨酸的PEA是一种极具前景的纳米药物递送材料。其显著优势在于：通过增强的聚合物-药物相互作用（如氢键）大幅提高了疏水性药物6BIGOE的包封效率；其纳米粒具备更优的热力学稳定性；并且能有效屏蔽药物的细胞毒性，同时保留并优化其抗炎药理活性。该研究不仅为6BIGOE的高效递送提供了优异的纳米平台，其结合分子模拟理性设计材料的方法学也对未来开发其他疏性药物的递送系统具有重要的指导意义。