导读：

尽管肺部给药理论上能实现靶向治疗，但其临床疗效往往受限于炎症、沉积不均、黏膜纤毛清除以及免疫细胞吞噬等生理障碍。近期，西班牙生物材料合作研究中心（CIC biomaGUNE）联合巴斯克大学等多家单位，提出了一种利用微流控技术合成肺表面活性物质纳米颗粒（PS_NPs）的新型仿生平台，旨在实现针对肺纤维化（PF）的高效靶向治疗。相关研究成果以“Pulmonary Surfactant Nanoparticles for Lung-Targeted and Dose-Efficient Delivery”为题，发表在国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》上。

区别于传统制备方法，这种微流控工艺能够最大限度地保留肺部天然蛋白，赋予载体卓越的生物相容性和呼吸界面扩散能力。实验证明，载有抗纤维化药物尼达尼布（NTD）的纳米颗粒在肺部展现出极高的蓄积率，同时显著降低了药物对肝脏等器官的毒副作用。在动物模型中，该疗法仅通过极低的给药剂量即成功修复了受损的肺部组织并改善了呼吸功能。总之，这项技术为克服肺部给药生理屏障、提升肺靶向纳米药物的临床疗效提供了极具前景的解决方案。

本文要点：

1. 创新的合成工艺与仿生特性

• 微流控合成技术： 研究采用微流控流体动力学聚焦（MHF）技术，利用临床批准的天然肺表面活性物质（Curosurf）制备PS_NPs。

• 蛋白质的高效保留： 与传统挤出法仅能保留33%的表面活性蛋白相比，微流控法能保留高达95%的天然蛋白（如SP-B和SP-C），从而完整保留了其生物物理功能。

• 优异的理化性质： 合成的PS_NPs具有高度均一的尺寸（约152 nm）、低多分散性（PDI）以及良好的胶体稳定性，且在雾化后仍能保持稳定。

2. 卓越的生物物理与细胞相互作用

• 强大的界面活性： PS_NPs在气-液界面表现出与天然肺表面活性物质（NPS）相当的瞬间吸附和快速扩散能力，表面压力可达25–30 mN/m，显著优于仅含脂质的脂质体。

• 增强的细胞摄取： 在肺泡上皮细胞、巨噬细胞和成纤维细胞中，PS_NPs的细胞摄取效率较普通脂质体提高了约80倍。这种增强的内化作用有助于提高药物在细胞内的生物利用度。

3. 显著的体外抗纤维化活性

• 载有尼达尼布（NTD）的PS_NPs能显著抑制成纤维细胞的迁移、增殖、胶原沉积以及TGF-β的合成。

• 在细胞间通讯实验中，载药PS_NPs比游离药物更有效地抑制了由巨噬细胞诱导的成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化（α-SMA表达减少）。

4. 高效的体内药代动力学与治疗效果

• 极高的肺部靶向性： 体内实验显示，PS_NPs在肺部的滞留量高达注射剂量的95.6%/g，而肝脏的非靶向积累仅为0.5%，其肺-肝积累比远超现有的脂质体技术。

• 低剂量高效能： 在博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型中，仅需0.5 mg/kg的剂量（远低于临床等效剂量），PS_NPs即可显著改善肺功能，恢复肺组织架构，并减少胶原纤维沉积。

• 良好的安全性： PS_NPs表现出极低的全身毒性和肺部炎症反应，且由于给药剂量较低，显著降低了游离尼达尼布可能带来的肝肾毒性风险。

结论： 该仿生PS_NP平台利用微流控技术解决了传统制备方法导致的功能丧失问题，通过模拟天然肺部生理机制，实现了尼达尼布的高效、精准递送，为肺纤维化的治疗提供了一种极具潜力的临床转化策略。

图 1 (A) 载有尼达尼布（NTD）的肺表面活性物质纳米粒子（PS_NPs）的微流控合成示意图。(B) 载尼达尼布 PS_NPs（PS_NPsNTD）在健康（左）和纤维化（右）条件下的肺泡扩散及细胞摄取情况。

图 2 (A) 肺表面活性物质（PS）前体以及利用微流控流体动力学聚焦（MHF）技术制备的 PS_NPs 的流体动力学直径（d_H）。(B) PS 和 PS_NPs 的代表性冷冻透射电子显微镜（cryoTEM）图像。(C) 在不同流速比（FRR）下合成的 PSNPs 的 d_H（FRR=5，红色；FRR=10，蓝色；FRR=20，绿色）。(D) 不同 FRR 下的载药率（橙色）及对应的 d_H 值（蓝色）。(E) 通过微流控合成或薄膜水合法结合挤出工艺（FRR=10）制备的 PS 和 PS_NPs 中的蛋白质/磷脂摩尔比。(F) PS 前体和 PS_NPs 中表面活性蛋白 SP-B 和 SP-C 的蛋白质组学分析。(G) PS、PS_NP 和 PS_NPNTD 的 ζ-电位。(H) PS 前体（灰色）、PS_NP（蓝色）和 PS_NPNTD（紫色）的差示扫描量热（DSC）热谱图。(I) PS_NPs 在水和 Gamble 溶液（GS，一种合成肺液）中的胶体稳定性。统计分析（n=3；数据以平均值 ± 标准差表示）：F 图采用双因素方差分析及 Sidak 多重比较检验；G 图采用单因素方差分析及 Bonferroni 多重比较检验（*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001）。

图 3 (A) 连续双平衡装置示意图：供给池和接收池通过不锈钢板上的长扩散路径连接；材料吸附由表面压力传感器监测，使用特氟龙块或湿润纸桥来隔离或连接池体（图中显示了顶视图和截面图）。(B) PS_NPNTD（蓝色）和载药脂质体（LPNTD，绿色）沉积于双平衡供给池顶端后，在供给池（D）和接收池（R）中产生的吸附/扩散等温线。(C) PS_NPNTD（蓝色）和与 10% 天然肺表面活性物质（NPS）孵育的 PS_NPNTD（红色）随时间变化的 NTD 释放百分比。A549 上皮细胞 (D)、TGF-β 激活的人肺成纤维细胞（HLFs）(E) 和 THP-1 源巨噬细胞 (F) 与不同磷脂浓度的 LP 及 PS_NPs 孵育 24 小时后的细胞活力对比。(G) 代表性共聚焦图像显示各细胞对 DiOC₁₈ 染料（绿色）标记的 LP 和 PS_NPs 的细胞摄取情况。细胞骨架染成红色（ActinRed），细胞核染成蓝色（DAPI）。对比分别与 LP 或 PS_NPs 孵育 4、24 和 48 小时后，A549 上皮细胞 (H)、激活的 HLFs (I) 和巨噬细胞 (J) 的平均荧光强度（MFI）。(K) LP 和 (L) PS_NPs 在孵育 24 小时后，三种细胞系间基于 MFI 的摄取对比。统计分析（n ≥ 3；数据以平均值 ± 标准差表示）：C 和 I 图采用混合效应分析及 Sidak 检验；D–F 和 J–L 图采用单因素方差分析及 Bonferroni 检验；H 图采用双因素方差分析及 Sidak 检验（*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001）。

图 4 (A) TGF-β 激活的 HLFs（PF 模型）分别接受游离 NTD、LP、LPNTD、PSNP 或 PS_NPNTD 处理后的细胞迁移实验代表性光学图像。(B) 受试各组 HLFs 的 COL1A1（绿色）和 Ki67（粉色）染色代表性免疫荧光图像（细胞核用 DAPI 染成蓝色）。划痕愈合率 (n ≥ 2) (C)、COL1A1 表达倍数变化 (n ≥ 4) (D) 以及 Ki67 阳性细胞百分比 (n ≥ 4) (E) 的定量分析。统计分析（数据以平均值 ± 标准差表示）采用单因素方差分析及 Bonferroni 检验（*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.01）。

图 5 (A) 细胞间通讯（Crosstalk）实验代表性示意图，其中 HLFs 与接受游离 NTD、PSNP 或 PS_NPNTD 处理后的促纤维化巨噬细胞条件培养基共同孵育。(B) HLFs 在相应培养基中培养后每细胞的平均荧光强度。(C) 代表性共聚焦免疫荧光图像显示 HLFs 的 α-SMA 染色情况。数据以平均值 ± 标准差表示 (n ≥ 9)。统计分析采用单因素方差分析及 Bonferroni 检验（*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001）。

图 6 (A) 1.5 T 下测得的 DTPA-BSA-Gd 标记的 PS_NP（蓝色）和 PS（灰色）的 1/T₁ 与 Gd 浓度对应图。(B) 7 T MRI 扫描仪获得的浓度依赖性 T₁ 对比度测量值。(C) 气管内（IT）滴注前及滴注后 2、72、144 小时的代表性 MRI 图像，及 (D) 对应定量分析。(E) 给药 144 小时后，肝、脾、肺、肾中 Gd 分布的 ICP-MS 分析。(F) 肺部 Gd 保留总量占给药剂量的百分比。(G) IT 滴注 68Ga 标记 PS_NPs 后即刻及 1 小时后的 SUV 定量。(H) 肺部给药 1 小时后各器官单位重量的相对放射性。(I) 肺部 CT 和 PET/CT 轴向视图，及标记健康与纤维化组织的感兴趣区域。(J) 对应的 SUV 值。(K) 健康和纤维化肺组织消解后的 Dioc₁₈ 阳性细胞百分比。(L) 纤维化模型中各细胞类型阳性比例的增加值。(M) IT 滴注 1 小时后 BAL 中的总细胞数对比。统计分析（数据以平均值 ± 标准差表示）：E 和 M 采用单因素方差分析；F 采用未配对 t 检验；K 采用双因素方差分析；L 采用混合效应分析（*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001）。

图 7 (A) 肺部呼吸门控 CT 图像显示博来霉素（BLM）滴注后第 0、10 和 17 天小鼠 PF 的进展，及第 17 天的 3D 肺部重建图。动物在第 10、14 和 17 天通过 IT 给药接受生理盐水（PF 控制组）、游离 NTD、PS_NPNTD 和空白 PS_NP 治疗。(B) 总肺体积随时间的定量分析。(C) 第 10 天至第 17 天之间的肺扩张比例。(D) 第 17 天 CT 图像中纤维化组织百分比的定量分析。(n ≥ 6，平均值 ± 标准差，单因素方差分析及 Tukey 检验：*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001)。

图 8 (A) 气管内三次给予生理盐水（作为疾病对照组，PF）、游离尼达尼布 (NTD)、PS_NPNTD 和 PS_NP 后，肺部的苏木精-伊红 (H&E)、马松三色 (MT) 和天狼星红 (PR) 染色结果。未接受博来霉素 (BLM) 处理的动物用作对照组。黑色箭头指示组织中的胶原纤维。(B) COL1A1 、DAPI和 α-SMA 的代表性免疫荧光图像。(C) Ashcroft 评分、（D）PR、(E) COL1A1 和 (F) α-SMA 的定量分析。(n ≥ 6；数据以平均值 ± 标准差表示)。统计分析采用单因素方差分析及 Tukey 检验（*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001）。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202505871

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