基于阿泽酰胺单乙醇胺功能化金纳米颗粒的皮肤炎症治疗研究

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金纳米颗粒 阿泽酰胺单乙醇胺 皮肤炎症 局部治疗 氧化应激 基质金属蛋白酶 超氧化物歧化酶

炎症性皮肤病，如银屑病（psoriasis）和玫瑰痤疮（rosacea），是全球范围内常见的慢性皮肤病，严重影响患者的生活质量。传统的局部药物治疗方法虽然简单且无创，但存在皮肤渗透性差和长期副作用的问题。因此，开发一种有效且安全的局部治疗方案成为当前研究的重点。

氧化应激在许多炎症性皮肤病的发病机制中起着关键作用，包括银屑病和玫瑰痤疮。过量的活性氧（reactive oxygen species, ROS）积累会降低皮肤的生理抗氧化能力，破坏表皮微环境的氧化还原系统。研究表明，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）和基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9, MMP9）在炎症性皮肤病的发病和进展中扮演重要角色。因此，靶向SOD和MMP9的酶活性可能成为治疗这些疾病的有效策略。

纳米颗粒（nanoparticles, NPs）由于其可控的尺寸、形状和独特的物理化学特性，在免疫调节、疫苗接种和炎症性疾病的治疗中显示出优势。特别是金纳米颗粒（gold nanoparticles, AuNPs）具有SOD酶活性，能够有效清除过量的ROS并调节炎症。然而，其透皮性能和稳定性限制了其在炎症性皮肤病中的应用。通过表面修饰，可以改善金属纳米颗粒的透皮性能和稳定性。本研究通过将壬二酸单乙醇胺（azelamide monoethanolamine, MEA）与金纳米颗粒结合，开发了一种新型的生物纳米材料Au-MEA NPs，旨在提高其稳定性和透皮性能，从而有效治疗炎症性皮肤病。

论文来源

本论文由He Zhao、Han Zhao、Yan Tang、Mengfan Li、Yisheng Cai、Xin Xiao、Fanping He、Hongwen Huang、Yiya Zhang和Ji Li共同撰写，分别来自中南大学湘雅医院皮肤科、湖南大学材料科学与工程学院等机构。论文于2024年发表在《Biomarker Research》期刊上。

研究流程与实验设计

1. 材料合成

1.1 Au-CA NPs的合成

Au-CA NPs通过经典的柠檬酸钠还原法合成。具体步骤包括将氯金酸（HAuCl₄）溶液加热至105℃，加入柠檬酸钠溶液，反应生成Au-CA NPs。反应完成后，通过离心分离并分散在去离子水中。

1.2 Au-MEA NPs的合成

Au-MEA NPs通过配体交换法合成。将Au-CA NPs与MEA溶液混合，在30℃下搅拌24小时，使MEA配体成功替换柠檬酸配体。反应完成后，通过离心分离并分散在去离子水中。

1.3 FITC标记的Au-CA NPs和Au-MEA NPs的合成

通过将Au-CA NPs和Au-MEA NPs与3-巯基丙酸（MPA）反应，再与荧光素异硫氰酸酯（FITC）结合，生成FITC标记的纳米颗粒。

1.4 Au-CA NPs凝胶和Au-MEA NPs凝胶的制备

将Au-CA NPs和Au-MEA NPs与Sepimax Zen凝胶混合，通过超声波分散和搅拌制备均匀的凝胶。

2. 材料表征

通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、动态光散射（DLS）等技术对Au-CA NPs和Au-MEA NPs的物理化学性质进行表征。

3. 细胞实验

使用HaCaT细胞（人角质形成细胞）建立细胞炎症模型，通过CCK-8实验评估纳米颗粒的细胞毒性，通过荧光显微镜和TEM观察纳米颗粒的细胞内分布，通过实时定量PCR（qPCR）和Western blot检测炎症因子的表达。

4. 动物实验

使用咪喹莫特（imiquimod, IMQ）诱导的银屑病模型和LL37诱导的玫瑰痤疮模型，评估Au-MEA NPs凝胶的治疗效果。通过组织学分析、免疫荧光、ICP-MS等技术检测纳米颗粒的透皮性能和安全性。

5. 蛋白质组学分析

通过蛋白质组学技术分析Au-MEA NPs对炎症性皮肤病的治疗机制，鉴定差异表达蛋白（DEPs），并进行GO和KEGG通路富集分析。

主要研究结果

1. Au-MEA NPs的合成与表征

Au-MEA NPs通过配体交换法成功合成，表现出良好的稳定性和透皮性能。TEM和XRD分析显示，Au-MEA NPs与Au-CA NPs具有相似的形态和尺寸分布。UV-Vis和FTIR光谱证实了MEA配体的成功附着。DLS分析显示，Au-MEA NPs在水溶液中的平均尺寸较大，且Zeta电位较低，表明其在水溶液中更稳定。

2. Au-MEA NPs凝胶的透皮性能

SEM和EDS分析证实了Au-CA NPs和Au-MEA NPs成功嵌入凝胶中。TEM和ICP-MS分析显示，Au-MEA NPs能够有效穿透小鼠皮肤的角质层，并在真皮层中积累。

3. Au-MEA NPs凝胶对银屑病和玫瑰痤疮的治疗效果

在IMQ诱导的银屑病模型中，Au-MEA NPs凝胶显著减轻了小鼠耳部的厚度、鳞屑和红斑，并减少了表皮增生和真皮浸润细胞的数量。在LL37诱导的玫瑰痤疮模型中，Au-MEA NPs凝胶显著改善了红斑和炎症细胞浸润，并抑制了炎症因子的表达。

4. Au-MEA NPs的抗炎机制

蛋白质组学分析显示，Au-MEA NPs通过调节NF-κB信号通路、TNF信号通路、Th17细胞分化等炎症相关通路，发挥抗炎作用。此外，Au-MEA NPs通过促进SOD活性和抑制MMP9活性，减少角质形成细胞中炎症介质的产生。

5. Au-MEA NPs的安全性

组织学分析和ICP-MS检测显示，Au-MEA NPs凝胶在小鼠主要器官中未引起明显的毒性反应，表明其具有良好的安全性。

结论与意义

本研究首次通过配体交换法合成了Au-MEA NPs，并证明其在治疗银屑病和玫瑰痤疮等炎症性皮肤病中具有显著的治疗效果。Au-MEA NPs通过促进SOD活性和抑制MMP9活性，减少炎症介质的产生，从而有效缓解皮肤炎症。此外，Au-MEA NPs具有良好的透皮性能和安全性，显示出巨大的临床转化潜力。

研究亮点

  1. 新型纳米材料的合成：通过配体交换法成功合成了Au-MEA NPs，显著提高了金纳米颗粒的稳定性和透皮性能。
  2. 显著的抗炎效果：Au-MEA NPs在银屑病和玫瑰痤疮动物模型中表现出显著的治疗效果，优于传统的Au-CA NPs。
  3. 深入的机制研究：通过蛋白质组学分析，揭示了Au-MEA NPs通过调节NF-κB信号通路和SOD/MMP9活性发挥抗炎作用的分子机制。
  4. 良好的安全性：Au-MEA NPs在小鼠主要器官中未引起明显的毒性反应，显示出良好的安全性。

未来展望

尽管Au-MEA NPs在治疗炎症性皮肤病中显示出巨大的潜力，但其长期毒性、透皮机制和透皮深度仍需进一步研究。未来的工作将包括优化治疗剂量和频率，以及与现有商业凝胶的对比研究，以进一步提高其性能。