脂质纳米颗粒递送Cd14 siRNA改善皮质内微电极植入急性炎症反应

《Acta Biomaterialia》：Lipid nanoparticle-mediated Cd14 siRNA delivery ameliorates the acute inflammatory response to intracortical microelectrode implantation

本研究针对脑机接口中皮质内微电极（IME）因植入损伤引发巨噬细胞介导的慢性神经炎症导致设备失效的难题，开发了靶向CD14受体的siRNA脂质纳米颗粒（LNP）递送系统。通过体外巨噬细胞实验及小鼠IME植入模型，证实该技术可有效沉默Cd14基因表达，降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症因子分泌，减少免疫细胞向脑实质浸润，显著抑制植入后24小时内的急性炎症反应。该策略为延长神经界面器件寿命提供了新型免疫调控方案。

　　

脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）作为治疗运动功能障碍和探索神经科学的重要工具，其核心组件皮质内微电极（Intracortical Microelectrodes, IME）能够记录单个神经元的电信号，实现对外部设备的精确控制。然而，IME植入后引发的急慢性神经炎症反应导致电极周围形成神经元死亡区域，显著缩短设备使用寿命。这一过程主要由先天免疫系统驱动，其中巨噬细胞和脑内小胶质细胞通过表面模式识别受体（如CD14）感知损伤相关分子模式（Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs），启动炎症级联反应。尽管既往研究通过基因敲除或小分子拮抗剂抑制CD14可改善IME性能，但存在临床转化障碍。因此，开发兼具靶向性和临床适用性的免疫调控策略成为领域内迫切需求。

本研究发表于《Acta Biomaterialia》，团队构建了包裹Cd14特异性siRNA的脂质纳米颗粒（LNP），通过系统性尾静脉注射至小鼠体内，评估其对IME植入后24小时内急性炎症的抑制效果。关键技术方法包括：采用动态光散射（DLS）和RiboGreen assay验证LNP的粒径分布（77.0±19.4 nm）及siRNA装载效率（>95%）；通过体外RAW 264.7巨噬细胞模型，结合酶联免疫吸附试验（ELISA）和流式细胞术分析TNF-α分泌及CD14表达；建立小鼠IME植入手术模型，利用流式细胞术分选脑组织及血液中的免疫细胞群体（如F4/80⁺巨噬细胞、P2RY12⁺小胶质细胞）；采用NanoString转录组学对植入灶周组织进行218个神经炎症相关基因的差异表达分析。

3.1. Cd14 siRNA-LNP表征

LNP粒径符合巨噬细胞吞噬偏好范围（<100 nm），且siRNA封装率高达98.8%，为高效递送奠定基础。

3.2. 体外Cd14 siRNA-LNPs测试

在巨噬细胞模型中，LNP预处理（植入前24小时）可显著降低CD14蛋白表达（流式细胞术）及TNF-α分泌（ELISA）。双重给药（植入前24小时及即时）使炎症因子水平接近未激活细胞，且效果持续24小时，优于单次给药或CD14阻断抗体。

3.3. 体内Cd14 siRNA-LNPs评估

流式细胞术显示，LNP主要被脑内巨噬细胞/活化小胶质细胞（F4/80⁺P2RY12^-）及循环巨噬细胞摄取。治疗后小鼠脑内粒细胞、树突状细胞等非驻留免疫细胞浸润减少，CD14表达显著抑制。转录组学分析进一步证实，LNP处理组炎症相关基因（如C3、C5ar1）及免疫细胞标志基因（如Cd68）表达变化幅度低于未处理组，而抗炎基因（如Tgfb1）表达独特上调。

研究结论表明，Cd14 siRNA-LNP通过抑制巨噬细胞CD14/TLR信号通路，阻断DAMPs识别环节，从而减少炎症因子风暴和免疫细胞募集。这种靶向调控先天免疫的策略不仅缓解了IME植入后的急性神经炎症，还避免了长期免疫抑制的风险。该研究为改善神经界面生物相容性提供了可临床转化的新思路，未来有望拓展至其他中枢神经系统植入器件的炎症调控领域。