施剑林院士/杨博文Angew.：纳米药物离子交换策略，治疗姜黄素类类风湿性关节炎！

研究内容

姜黄素(Cur)通过清除活性氧(ROS)和调节免疫微环境，已在临床上用于治疗类风湿性关节炎。然而，该化合物具有较差的水溶性和中等的抗氧化活性，不利于进一步扩大应用。姜黄素的金属络合物，如锌-姜黄素(Zn-Cur)具有增强的水溶性，而铜-姜黄素(Cu-Cur)显示出比Zn-Cur更高的抗氧化活性，但溶解度更低。

中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林院士和杨博文提出了一种基于纳米药物的离子交换策略，提高Cur治疗类风湿性关节炎的疗效。制备了具有中空介孔结构的硅酸铜纳米颗粒，负载水溶性Zn-Cur构建复合纳米药物，该药物可以在关节炎区域的酸性微环境中降解，释放Cu²⁺和Zn-Cur。然后，Cu²⁺取代Zn-Cur中的Zn²⁺，形成具有显著增强的抗氧化作用的Cu-Cur，能够有效清除M1巨噬细胞中的ROS，促进其向抗炎M₂表型的转变。此外，纳米载体降解后释放的硅酸盐和离子交换反应后释放的Zn²⁺协同促进成骨细胞的生物矿化。相关工作以“A Nanomedicine-Enabled Ion-Exchange Strategy for Enhancing Curcumin-Based Rheumatoid Arthritis Therapy”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1. 作者首先构建了一种铜工程中空介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)，然后用聚乙二醇(PEG)修饰负载Zn-Cur，触发RA区域的离子交换反应。硅酸铜纳米载体可以在关节炎区域的酸性微环境中降解，释放Cu²⁺和Zn-Cur，随后Cu²⁺取代Zn-Cur中的Zn²⁺，产生具有所需抗氧化性能的Cu-Cur，能够有效清除M1巨噬细胞中的ROS，促进其向抗炎M2表型的转变。

要点2. 在细胞水平上，纳米药物(CSP@Zn-Cur)可以减轻M1巨噬细胞的氧化应激，促进其转化为抗炎M2表型，进一步逆转其对骨髓间充质干细胞(BMSCs)生存能力的抑制作用。此外，降解后从纳米载体释放的硅酸盐以及离子交换反应后释放的Zn²⁺，可以协同促进基于BMSCs的生物矿化，有利于骨再生。

要点3. 体内小鼠模型进一步证明，纳米药物不仅能缓解关节肿胀，减少炎症因子的表达，还能促进骨组织修复，显著提高RA的疗效。

该工作提供了一种通过纳米药物离子交换策略增强基于Cur的RA治疗的新方法。

研究图文

图1. CSP@Zn-Cur化合物的（a）合成、（b）成分和（c）用于RA治疗的治疗机制。

图2. 硅酸铜纳米粒子和CSP@Zn-Cur纳米药物的表征。

图3. CSP@Zn-Cur纳米药物的降解和Cu-Cur的原位形成。

图4. 纳米药物的抗氧化性能及机理。

图5. CSP@Zn-Cur纳米药物的细胞抗氧化和抗炎作用。

图6. CSP@Zn-Cur纳米药物的细胞保护和促生物矿化作用

图7. CSP@Zn-Cur纳米药物治疗RA的效率评估。

文献详情

A Nanomedicine-Enabled Ion-Exchange Strategy for Enhancing Curcumin-Based Rheumatoid Arthritis Therapy

Jiacai Yang, Bowen Yang,* Jianlin Shi*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202310061