《Materials Chemistry and Physics》：Psoralen-loaded polycaprolactone microspheres: A pH-responsive drug carrier for the treatment of rheumatoid arthritis
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本研究通过单乳液溶剂蒸发法制备了聚碳酸酯（PCL）负载补骨脂素（PSO）微球，具有pH响应特性，在碱性环境下优先释放PSO，抑制炎症并促进骨再生。细胞实验表明该微球对骨髓间充质干细胞（BMSCs）无毒，但对肥大细胞（RBL-2H3）有显著毒性，机制涉及线粒体凋亡通路及ROS积累。
Lixian Zhu|Zhijie Gao|Tengyue Zhang|Hechao Zhao|Dexian Zeng|Yanhua Wang
中国三峡大学肿瘤微环境与免疫治疗重点实验室，宜昌443002，中国
摘要：
开发新型药物载体以递送补骨脂素（PSO）对于抑制类风湿性关节炎（RA）的发病机制至关重要。本研究旨在通过单乳液溶剂蒸发法制备载有PSO的聚己内酯（PCL）微球，以提高PSO的生物利用度和可控释放。利用多种物理化学技术对制备的PCL@PSO微球进行了表征。结果表明，通过表面吸附将PSO负载到PCL上后，微球的粒径和比表面积均有所增加。相应地，PCL@PSO微球的包封效率为（87.77±0.07）%，载药量为（12.28±0.01）%。值得注意的是，这类微球表现出pH响应性的药物释放特性，在碱性环境中释放PSO的量明显多于中性或酸性条件。这种主要由扩散作用引起的释放模式有助于抑制炎症反应，同时促进骨微环境中的骨形成。细胞实验证实PCL@PSO微球与骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有相容性，但对RBL-2H3细胞具有强毒性。机制研究表明，PCL@PSO通过增加活性氧（ROS）和降低线粒体膜电位激活了Caspase3、Cyto-c和Bax等促凋亡蛋白的凋亡途径。此外，APC和LATS1的上调以及OIP5的下调也促进了RBL-2H3细胞的凋亡。此外，PCL@PSO还能下调RBL-2H3细胞中的组胺受体HRH1表达，从而抑制炎症反应。然而，本研究缺乏体内动物实验验证，相关机制仍有待进一步阐明。特别是调控ROS生成的上游途径尚未得到全面研究。总之，PCL@PSO微球可作为递送PSO的候选载体，有效抑制炎症反应并促进骨形成，尤其适用于类风湿性关节炎患者。
引言
类风湿性关节炎（RA）是一种慢性系统性自身免疫疾病，其特征是滑膜增生、绒毛形成、软骨进行性破坏以及多器官受累[1]。作为RA中的炎症细胞类型之一，肥大细胞在组织修复和免疫调节等生理过程中起着关键作用。功能上，肥大细胞的数量及其分泌的炎症介质（如胰蛋白酶和组胺）会加剧滑膜炎症。临床上，RA患者的滑液量增加会直接促进破骨细胞分化[2]，[3]。因此，能够选择性调节肥大细胞数量或活性的精准递送系统正成为RA的下一代治疗方法。
补骨脂素（PSO）是一种从补骨脂果实中提取的生物活性化合物，具有广谱生物活性，包括抗菌、免疫调节、促进骨形成和神经保护作用。越来越多的临床前数据表明PSO是治疗RA的有前景的小分子调节剂[4]，[5]，[6]。机制研究表明，PSO通过抑制巨噬细胞迁移抑制因子的活性来发挥强大的抗炎作用，从而减缓RA的进展[7]。此外，PSO在RA的小鼠模型中显示出疗效，表明其可能成为治疗人类RA和其他T细胞介导的自身免疫性疾病的有效策略[8]。然而，由于PSO的水溶性差、生物利用度低以及口服给药时的剂量依赖性全身毒性，其临床应用受到限制。为了解决这些问题，人们开发了局部递送策略，以提高生物利用度并减少全身暴露。最近，一种载有PSO的明胶甲基丙烯酰（GelMA）支架系统被开发出来，实现了PSO的持续可控释放[9]。同样，一种新的脂质-聚合物载PSO系统也得到了制备，其在最初的8小时内释放了约50%的PSO[10]。这些制剂创新表明，合理的递送系统对于充分发挥PSO在治疗RA中的潜力至关重要。
目前，PCL常被用作RA治疗的载体，因为它能有效抑制炎症细胞浸润并减少促炎细胞因子（IL-6和TNF-α）的分泌[11]，[12]，[13]。基于此，本文首次将PSO负载到PCL微球上，构建了一种pH响应性的药物载体。本研究介绍了一种操作简便且成本低廉的微球合成方法。制备的聚合物微球表现出对PSO的pH响应性释放，这是首次使用PCL微球作为药物递送系统的报道。这项初步工作有助于研究PSO在PCL微球上的载药和释放动力学。表1总结了本研究与其他已发表工作的差异，为后续研究的深入发展提供了参考。
试剂和细胞
PSO购自四川崔义生物科技有限公司（中国）。PAA（聚丙烯酸，分子量450,000 Da）由Sigma-Aldrich提供。PCL（酸端封端，分子量75,000–85,000 Da）由PolySciTech提供。二氯甲烷购自天津富宇精细化工有限公司（中国）。所有使用的化学物质或溶剂均为分析级，来自商业渠道。此外，人类骨髓间充质干细胞（BMSCs）和肥大细胞RBL-2H3购自武汉大学
PCL和PCL@PSO的粒径与形态
动态光散射（DLS）测量结果显示，PCL的平均粒径为5.12±3.36 μm，而PCL@PSO的平均粒径约为9.13±5.31 μm（表2）。值得注意的是，PSO的加入显著增加了微球的粒径。现有研究表明，微球的粒径受表面活性剂和聚合物浓度的影响较大。
结论
本研究通过单乳液溶剂蒸发法成功制备了载有PSO的PCL微球。利用FTIR、XRD、SEM和TGA等技术确认了PCL@PSO微球的物理化学性质。结果表明，这种球形微载体具有更高的稳定性和更低的PSO结晶度。这些变化有助于提高药物的载药能力。值得注意的是，大部分PSO分子是通过表面吸附作用负载到微球上的。
作者贡献声明
Dexian Zeng： 指导。Hechao Zhao： 数据整理。Tengyue Zhang： 实验研究。Zhijie Gao： 数据整理。Lixian Zhu： 文稿撰写——初稿。Yanhua Wang： 文稿撰写——审阅与编辑
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
涉及人类参与者或动物的研究
本文未包含任何作者参与的人类参与者或动物相关的研究。
出版同意
所有作者均同意本文的发表。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢中国三峡大学分析测试中心的Xuelin Yang教授在写作建议方面提供的帮助。本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：81602559）的支持。
