浙江大学高长有&徐峰：吸入巨噬细胞膜包被的水凝胶微粒，有效缓解急性肺损伤炎症-北京永康乐业科技发展有限公司

急性肺损伤（ALI）是一种严重的肺部疾病，其特征是肺部高水平的活性氧（ROS）和促炎介质，这些因素可导致肺泡毛细血管屏障的破坏和炎症反应的加剧。如果不进行适当治疗，ALI可能会进展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS），危及患者生命。因此，开发有效的治疗策略以减轻ALI中的氧化应激和炎症反应至关重要。

近期，浙大高分子系高长有教授和浙大二院感染科徐峰教授合作，研发了一种由炎性巨噬细胞膜包覆的水凝胶微粒，通过清除活性氧和中和促炎因子，有效缓解ALI引发的炎症。相关研究以“Inhalation of macrophage membrane-coated hydrogel microparticles for inflammation alleviation of acute lung injury in vivo”为题目，发表在期刊《Acta Biomaterialia》上。

本文要点：

1、本研究使用膜乳化装置设计并制备了一种具有清除活性氧（ROS）和中和促炎细胞因子功能的水凝胶微粒（HMPs），用于治疗急性肺损伤（ALI）。

2、HMPs由双键修饰的透明质酸和含有硫醇键和不饱和双键的ROS可裂解超支化聚合物（HBPAK）组成，并通过静电力作用包覆了炎性巨噬细胞（M1）细胞膜，形成膜涂层HMPs（mem HMPs）。

3、体外和体内实验表明，mem HMPs具有强大的ROS清除和抗炎特性。

4、在ALI小鼠模型中，通过吸入给药，mem HMPs显著减少了中性粒细胞浸润和组织氧化损伤，从而缓解了肺部炎症。

这种水凝胶微粒（HMPs）的制备过程如下：

1、合成HAMA和HBPAK：

HAMA（甲基丙烯酰化透明质酸）是通过透明质酸（HA）和甲基丙烯酸酐（MA）之间的酯化反应合成的。
超支化聚合物HBPAK是通过聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和含硫酮键的二胺（TK）之间的迈克尔加成反应合成的。

2、制备HMPs：

使用油包水（W/O）乳化方法和快速膜乳化机（配备Shirasu多孔玻璃（SPG）膜）来制备HMPs。
水相包含HAMA、HBPAK和光引发剂LAP，油相是由石蜡油和石油醚混合而成的，含有Span 80和Tween 80。
水相和油相混合后通过SPG膜多次，形成均匀的W/O乳液，然后在紫外线下交联固化。

3、制备膜涂覆HMPs（mem HMPs）：

通过振荡器将HBPAK HMPs与巨噬细胞（M1型）膜囊泡共孵育，利用静电作用使M1型巨噬细胞膜涂覆在HMPs表面。
优化了膜蛋白与HMPs的质量比，以提高细胞膜的涂覆效率。

4、表征HMPs：

使用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜观察HMPs的形态。
使用ImageJ软件分析HMPs的尺寸分布。
通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察膜涂覆HMPs的形态，并使用荧光标记来确认细胞膜的成功涂覆。

这个制备过程涉及到化学合成、乳化技术和物理表征等多个步骤，最终得到了具有特定功能的水凝胶微粒，用于急性肺损伤的治疗。

使用水凝胶微粒（HMPs）治疗急性肺损伤（ALI）具有以下优势：

1、清除活性氧（ROS）：HMPs含有硫缩酮键，能够高效清除ALI微环境中过量的ROS，从而减轻氧化应激对肺组织的损伤。

2、中和促炎因子：HMPs通过其组成材料的特性，能够中和促炎性细胞因子，抑制炎症反应，降低肺部炎症的严重程度。

3、靶向抗炎性能：通过静电作用包覆炎性巨噬细胞（M1）细胞膜，HMPs获得了靶向炎症部位的能力，进一步增强了抗炎效果。

4、非侵入性治疗：HMPs通过吸入方式给药，避免了传统治疗的侵入性操作，提供了一种微创、便捷的治疗方法。

5、减少组织损伤：在ALI小鼠模型中，HMPs显著减少了中性粒细胞的浸润和组织氧化损伤，从而有效缓解肺部炎症。

6、多功能治疗平台：HMPs不仅具有抗氧化和抗炎作用，还可以通过材料设计实现多功能性，具有广泛的应用潜力。

综上，水凝胶微粒在清除ROS、抗炎、靶向性和微创治疗方面展现出显著优势，为急性肺损伤提供了一种高效且创新的治疗策略。

Scheme 1.吸入巨噬细胞膜包被的ROS清除水凝胶微粒（HMPs）用于体内治疗急性肺损伤（ALI）。HBPAK HMPs是通过使用膜乳化机的W/O乳化法制备的，然后在紫外线照射下交联HAMA和HBPAK。随后，HBPAK HMPs被M1型巨噬细胞膜包裹，通过雾化吸入的方式给予ALI小鼠。

图1.（a）湿HBPAK HMPs的光学显微镜图像和（b）尺寸分布。（c）干燥HBPAK HMPs的SEM图像和（d）尺寸分布。（e-f）mem HMPs的CLSM图像。HBPAK HMPs用FITC标记，细胞膜囊泡用DiI染色。（g）M1囊泡和HMPs的Zeta电位。（h）HBPAK HMPs和HAMA HMPs各自的H2O2清除能力。***p<0.001。

图2.与不同浓度HMPs孵育24小时后，（a）RAW264.7细胞和（b）LPS诱导的RAW264.7细胞的相对存活率。（c）不同处理的RAW264.7细胞内ROS的平均荧光强度。（d）RAW264.7细胞在LPS激活并用PBS、HAMA HMPs、HBPAK HMPs或mem HMPs处理后分泌的TNF-α、（e）IL-6和（f）IL-1β。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001和****p<0.0001。