用于氧氣遞送的缺氧響應型仿生納米氣泡促進協同缺血性中風保護
近日，東南大學生物科學與醫學工程學院楊芳教授研究團隊在基于納米技術的缺血性腦卒中治療方法研究上取得新進展。相關研究成果已經發表在國際權威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=8.2、一區top期刊）上。
急性缺血性腦卒中（AIS）是全球范圍內導致死亡和長期殘疾的主要原因之一，其發生源于腦血管的突然堵塞，致使腦組織血液供應不足并迅速陷入缺氧狀態。由于大腦對氧氣極為敏感，短暫的缺氧便會引發一系列連鎖病理反應，包括氧化應激、炎癥反應、神經元損傷及凋亡等復雜過程。這些高度相互依賴的事件不僅會損害神經系統的正常功能，還會加劇腦組織的不可逆損傷，顯著影響患者的存活率及康復預后。因此，在AIS的早期階段，如何調節腦組織的氧平衡以及緩解缺氧對腦組織的損害，成為當今神經病學研究中備受關注的領域。
當前，AIS的治療主要集中在恢復腦部血流，如溶栓和機械取栓。這些療法雖然在一定程度上能夠緩解缺血帶來的損傷，但存在一定的局限性。其主要問題在于這些療法的使用必須在嚴格的時間窗口內完成，超過這一時間后，治療效果會顯著降低，甚至會引發嚴重的再灌注損傷。同時，這些療法對缺血后腦組織的氧合恢復也并不直接有效。傳統用于輸送氧氣的方法，在精準投遞氧氣、維持長時間的氧合狀態以及規避副作用等方面困難重重。因此，亟需探索新型的方法來實現高效、可控且靶向的氧氣遞送，以在AIS的早期階段有效保護腦組織并減輕后續病理反應。
為了解決這些問題，作者開發了一種新型的治療策略，即“血小板膜重組氧納米氣泡（PONBs）”。這種納米技術結合了生物仿生學和納米醫學的優勢，致力于在AIS早期階段實現精準的氧氣輸送。PONBs的設計靈感來自血小板的天然特性，它們可以在體內識別受損的血管區域，提供針對性的氧氣遞送。通過這種機制，氧氣在再灌注前階段即可被釋放，從而有效緩解缺氧導致的組織損傷，并在病變部位保持穩定擴散。此外，血小板膜還攜帶了多種生物活性成分，這些成分有助于防止AIS后的血管再閉塞并維持血腦屏障的完整性。PONBs不僅在治療中展現出持續的氧合效果，還通過超聲成像增強了病變的定位和監測能力，為AIS的診斷和治療提供了創新的手段。這一突破性方法預示著在AIS治療中，將高效氧氣遞送和動態成像監控結合在一起，能夠顯著改善臨床治療效果和患者的長期恢復狀況。
圖1 PONBs的制備和診療應用示意圖
圖2 通過近紅外熒光（NIR）表征PONBs在體內的靶向特性及其對血流變化的影響
文章中，作者將PONBs注射到動物模型中，利用廣州博鷺騰生物科技有限公司AniView Phoenix全光譜動物活體成像系統，在特定時間點進行成像，以觀察其在缺血區域富集情況。實驗結果顯示，PONBs能夠迅速識別并靶向累積到缺血組織，產生清晰的熒光信號，表明其靶向輸送的有效性。此外，PONBs在遞送氧氣后改善了局部血流，證實了其在恢復缺血區域血液循環中的作用。綜上所述，這些結果突出了PONBs作為靶向氧氣遞送系統在AIS治療中的潛在應用價值。
https://doi.org/10.1021/acsami.4c11009
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