武汉协和医院刘国辉教授、武科大邱文秀副教授《ACS AMI》：调控骨免疫微环境促进骨折愈合的双重靶向纳米平台

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巨噬细胞作为影响骨重建最重要的免疫细胞之一，主要通过M2型极化发挥促进骨折愈合作用。研究发现，黄芩素（BCL）作为一种中药提取物，具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗糖尿病等多种功能，同时对M2型巨噬细胞的极化具有明显的促进作用。然而，由于其存在靶向巨噬细胞的局限性以及全身毒性，很少被应用于骨折的治疗。
武汉协和医院骨科刘国辉教授团队联合武汉科技大学邱文秀教授团队在《ACS Applied Materials&Interfaces》期刊上发表了题为“Dual-Targeted Nanoplatform Regulating the Bone Immune Microenvironment Enhances Fracture Healing”的文章（DOI: 10.1021/acsami.1c17420）。 
为提高BCL在治疗骨折中的应用，课题组制备了一种磁性介孔二氧化硅纳米颗粒（MMSNPs）用于靶向递送黄芩素至骨折部位。首先，通过巯基化和烷基化等修饰将黄芩素负载到MMSNPs中。同时，环糊精（CD）作为调控黄芩素释放的“看守者”被负载到微粒上。最后值得注意的是，靶向巨噬细胞的NW多肽也被负载于微粒中，与微粒具备的磁靶向形成双重靶向作用。在骨折部位外部磁场的作用下，微粒可以精准地将黄芩素递送至骨折部位的巨噬细胞。在细胞内谷胱甘肽（GSH）的作用下，二硫键被裂解从而CD被去除，黄芩素也得以被释放。本研究表明，黄芩素通过抑制细胞内的ROS/NFκB信号通路，抑制炎症反应，促进骨髓来源的巨噬细胞（BMDM）的M2型极化。从而促进骨髓间充质干细胞（BMSC）的成骨分化，对骨折的愈合起到积极作用。该靶向纳米微粒解决了黄芩素对于骨折部位巨噬细胞靶向性的局限性，同时大大地降低了其对于全身的毒性。
 
图1 BCL@MMSNPs-SS-CD-NW纳米微粒的表征
 
图2 BCL对M2巨噬细胞M2极化的影响。  
图3 M2巨噬细胞极化诱导间充质干细胞向骨分化。  
图4 BCL@MMSNPs-SS-CD-NW的生物相容性检测。 
图5 BCL@MMSNPs-SS-CD-NW磁靶向性检测。 
图6 BCL@MMSNPs-SS-CD-NW诱导M2巨噬细胞极化。  
图7 股骨骨折小鼠模型的治疗效果。  
图8 不同治疗组小鼠的组织病理学结果。 刘国辉教授、米博斌博士和邱文秀副教授为本文的共同通讯作者，课题组成员周武博士、林泽硕士和熊元博士后为本文的共同第一作者。
刘国辉教授以课题负责人主持国家自然科学基金5项，以课题负责人、项目骨干主持国家重点研发计划项目2项，以第一负责人主持国家卫计委重点研发计划2项、省部级科技基金项目12项，以通讯作者（含第一作者）在国内外权威期刊发表专业论文320余篇，其中SCI论文70余篇。担任《中华创伤杂志》等十余种杂志编委。担任国际知名期刊《Advanced Science》《Small》《Signal Transduction and Target Therapy》《Molecular Therapy》《Journal of Nanobiotechnology》等杂志的审稿专家，主编、副主编大型骨科专著4部，以第一申报人获湖北省科技进步二等级、三等奖各一项，申报获批国家专利20余项。

原文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c17420

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