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ACS Nano | 高效靶向炎症细胞因子的中性粒细胞仿生 AIE 纳米颗粒实现精准光热治疗和炎症缓解

作者：X-MOL 2023-05-03

英文原题：Neutrophil-like Biomimic AIE Nanoparticles with High-efficiency Inflammatory Cytokine Targeting Enable Precise Photothermal Therapy and Alleviation of Inflammation

通讯作者：张明，南京医科大学江苏省口腔转化医学工程研究中心；李媛媛，吉林大学；唐本忠，香港中文大学（深圳）

作者：Wentao Wang（王文涛）, Yumeng Gao（高雨萌）, Ming Zhang（张明）, Yuanyuan Li（李媛媛）, Ben Zhong Tang（唐本忠）

背景介绍

尽管光热疗法通过避免滥用抗生素作为一种有前途的耐药细菌感染治疗策略而蓬勃发展，但治疗效率仍然受对感染病变的靶向特性差和对革兰氏阴性细菌细胞膜的渗透性低的限制。我们开发了一种仿生中性粒细胞的聚集诱导发射AIE纳米机器人（CM@AIE NPs），用于精准靶向炎症部位和激发光热效应。由于其表面负载的中性粒细胞膜，CM@AIE NPs 可以模拟源细胞，与免疫调节分子相互作用；同时AIE在近红外二区展现的优异的光热特性，可以实现对炎症部位的精确定位和治疗，最大限度地减少对周围正常组织的损伤。此外，CM@AIE NPs 介导的光热治疗在980 nm 激光照射下，有助于扩大治疗深度并限制对周围皮肤组织的损伤。

图1. CM@AIE NPs 在皮肤感染抗菌治疗中的示意图。

文章亮点

近日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、吉林大学李媛媛教授和南京医科大学江苏省口腔转化医学工程研究中心张明副教授在ACS Nano 上发表了高效靶向炎症细胞因子的中性粒细胞仿生 AIE 纳米颗粒实现精准光热治疗和炎症缓解研究。通过从骨髓中提取中性粒细胞并进行超声处理以获得中性粒细胞膜，并用于封装 AIE纳米粒子，形成生物相容性良好的 CM@AIE NPs，通过与可靶向中性粒细胞的免疫调节分子相互作用而具有精确的靶向特性（图2）。在980 nm激光照射下，CM@AIE NPs诱导的光热效应在体外展现出优异的抗菌行为（图3）。通过构建小鼠伤口感染模型探究CM@AIE NPs对伤口修复的效果，发现CM@AIE NPs可以有效的消除细菌并缓解炎症，促进伤口愈合（图4）。

图2. 仿生中性粒细胞的CM@AIE NPs具有良好的生物相容性及光热效应

图3. 仿生中性粒细胞的CM@AIE NPs体外消除细菌行为

图4. 仿生中性粒细胞的CM@AIE NPs体内促进小鼠伤口愈合治疗效果评价

总结/展望

综上，通过开发一种仿生中性粒细胞的AIE 纳米机器人 (CM@AIE NPs)，诱导产生光热效应作为体内消除细菌的有效炎症靶向治疗剂。研究发现，CM@AIE NPs 可以在体内精确定位到炎症伤口部位；在980 nm激光照射下，CM@AIE NPs 诱导的光热效应在体内和体外实验中均表现出优异的消除细菌的效果；可以通过上调 VEGF 和 CD31 的水平，促进血管再生和伤口愈合过程。本文设计的仿生中性粒细胞的AIE 纳米机器人在靶向抗菌性能和促进伤口愈合方面表现出优越的潜力，避免了细菌耐药药物产生的风险，为未来将技术转化为临床应用提供了宝贵的基础。

相关论文发表在 ACS Nano 上，丹麦技术大学博士研究生王文涛为文章的第一作者， 唐本忠院士、李媛媛教授和张明副教授为通讯作者。

通讯作者信息：

唐本忠院士

中国科学院院士、发展中国家科学院院士、亚太材料科学院院士、国际生物材料科学与工程学会联合会“生物材料科学与工程Fellow”、英国皇家化学会会士、国家自然科学基金基础科学中心项目负责人，曾任广东省引进创新科研团队带头人、973计划项目首席科学家、国家自然科学基金重大项目负责人。现任中国化学会常务理事、华南理工大学和德国威利出版社（Wiley）联合期刊 Aggregate主编、《中国科学：化学》副主编、《化学进展》副主编等。已发表学术论文1800多篇，总引超140000次，h因子为171，于2014-2021年连续入选化学和材料双领域高被引用科学家。2001年在国际上首次提出了AIE的概念并阐述了该现象的机理，创制了一系列具有原始创新性和自主知识产权的发光新材料，开发了它们在光电器件、化学检测和生物传感等领域的高技术应用，开创了一个中国科学家引领、国外科学家跟进的新研究领域。曾先后获得多项荣誉及奖励，如国家自然科学一等奖（2017），何梁何利科学与技术进步奖（2017）、第27届夸瑞兹密国际科学奖（2014）、美国化学会高分子学术报告奖（2012）、国家自然科学二等奖（2007）、裘槎高级研究成就奖（2007）、中国化学会高分子基础研究王葆仁奖（2007）、爱思唯尔出版社冯新德聚合物奖（2007）和2021 Nano Today Award等。

李媛媛教授

2017年毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获分析化学专业博士学位；2018-2021年在香港科技大学从事博士后研究。2021年至今，吉林大学动物医学学院教授。长期从事有机荧光材料在疾病诊断与防治的技术研究，主持国家自然科学基金青年基金项目，“十四五”国家重点研发计划（人畜共患烈性传染病重症危重症的预警预测）子课题等研究。获“长白山特聘青年拔尖人才”称号。

张明副教授

毕业于丹麦技术大学，获生物医学工程专业博士学位。2023年，南京医科大学江苏省口腔转化医学工程研究中心副教授。近年来主要从事纳米材料的设计、合成、及其在细菌引起的炎症和感染的治疗中的应用；开发具有磁性、光学、分子识别和微环境响应等特性的新型多功能纳米复合材料，并探究纳米材料在生命科学和生物医学领域的应用。以一作/通讯作者在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Applied Catalysis B: Environmental、Biomaterials、Advanced Science、ACS Nano 等主流期刊发表论文20余篇。

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