Angew. Chem. :基于纳米药物的离子交换策略增强姜黄素的抗关节炎治疗效果

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姜黄素(curcumin, Cur)是一种天然二酮类化合物,具有抗氧化性,可以通过清除活性氧(ROS)和调节免疫微环境用于炎症如类风湿性关节炎的治疗。但是,姜黄素的水溶性差,且抗氧化活性不够高,限制了其进一步应用。姜黄素可以作为单碱基双齿配体与Cu2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+等金属离子络合,形成具有更高溶解度或抗氧化性能的配位化合物。其中,锌-姜黄素(Zn-Cur)的水溶性最好,但其抗氧化性能比姜黄素仅有小幅提升,而铜-姜黄素(Cu-Cur)的水溶性较差,但其抗氧化性能非常好。如何充分利用姜黄素与不同金属离子结合的配位化学特性,同时提升其溶解度和抗氧化性,是将姜黄素用于抗炎治疗需要解决的问题。


近日,中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林院士和杨博文博士,构建了铜掺杂的空心介孔氧化硅纳米颗粒,用其负载水溶性好的锌-姜黄素Zn-Cur,制备用于类风湿关节炎治疗的纳米药物。这种纳米药物可以在关节炎酸性环境中降解,释放锌-姜黄素和Cu2+,Cu2+可以替换锌-姜黄素中的Zn2+,生成具有较强抗氧化性的铜-姜黄素Cu-Cur,高效清除关节炎区域的活性氧。这种基于离子交换反应的治疗策略同时利用Zn-Cur的水溶性和Cu-Cur的抗氧化性,有利于药物输运和在病灶发挥治疗作用。



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Cu2+具有空的3d轨道和变价能力,与姜黄素之间能够形成更强的相互作用,与锌-姜黄素发生离子交换反应后,生成的铜-姜黄素Cu-Cur表现出优异的•OH和O2•−清除效果。

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在细胞层面,CSP@Zn-Cur纳米药物能够高效缓解巨噬细胞中的氧化应激,促使其从促炎的M1型向抗炎的M2型转化。此外,纳米药物可以有效降低活性氧对骨髓间充质干细胞造成的氧化损伤,而降解后释放出的硅酸盐组分和离子置换反应后释放出的Zn2+都能促进生物矿化。最终,该纳米药物有效缓解了关节炎模型小鼠的关节肿胀,降低了炎症因子表达水平,并有效促进骨组织修复,且表现出优异的生物安全性。该研究工作为增强姜黄素的抗氧化治疗效果提供了一种新思路。

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文信息

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

Jiacai Yang, Bowen Yang, Prof. Jianlin Shi

文章的第一作者是中国科学院上海硅酸盐研究所博士研究生杨家财(已毕业)。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202310061




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