《Journal of Materials Chemistry B》：Covalent grafting of hyaluronic acid on drug nanocrystals for mucosal delivery
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纳米晶（Nanocrystals, NCs）因具备近乎100%的载药量、增强的溶解度及改善的组织渗透性，已成为一种先进的药物递送平台。其表面富集的结构特性支持化学修饰，其中共价接枝被证明是赋予稳定性并引入靶向功能基团的优越策略。本研究致力于开发共价接枝透明质酸
纳米晶（Nanocrystals, NCs）因具备近乎100%的载药量、增强的溶解度及改善的组织渗透性，已成为一种先进的药物递送平台。其表面富集的结构特性支持化学修饰，其中共价接枝被证明是赋予稳定性并引入靶向功能基团的优越策略。本研究致力于开发共价接枝透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）的姜黄素纳米晶（Curcumin Nanocrystals, CUR-NCs）。为增强黏膜靶向性和渗透性，通过1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺（1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride/N-Hydroxysuccinimide, EDC/NHS）介导的化学反，将HA化学接枝至覆盖于NCs表面的壳聚糖（Chitosan, CS）上。傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）和核磁共振氢谱（Proton Nuclear Magnetic Resonance, 1H-NMR）分析证实了表面偶联的成功，验证了HA–CS–CUR-NCs的形成。所得纳米颗粒平均粒径为110纳米，处于黏膜递送的理想范围。重要的是，在THP1单核细胞和NIH/3T3成纤维细胞上进行的细胞毒性试验表明，HA–CS–CUR-NCs具有适宜的生物相容性。利用新生猪组织进行的体外黏膜沉积研究显示，经HA功能化的NCs显著改善了黏膜渗透性，24小时后药物沉积率达37.3 ± 2.6%，而未功能化的CUR-NCs仅为1.81 ± 1%。这些发现将HA–CS–CUR-NCs定位为一种具有前景的先进黏膜药物递送平台，通过结合纳米级精度与生物响应性表面化学来增强治疗效果。
研究背景与问题：纳米晶（Nanocrystals, NCs）因其近100%的载药量、高饱和溶解度及优异的组织渗透性，成为药物递送领域的研究热点。然而，黏膜屏障（如胃肠道、肺部和鼻腔系统）的致密黏液层严重限制了治疗剂渗透。尽管NCs具有小尺寸和高扩散率的优势，但其黏膜渗透能力仍需通过表面化学修饰进一步优化。透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）作为一种天然亲水性多糖，已被证实能减少颗粒聚集、增强水合相互作用从而促进黏液扩散，并可通过CD44受体介导靶向递送。现有研究多集中于脂质或聚合物纳米颗粒，但这些载体往往因载药量低或存在扩散屏障而受限。因此，开发一种兼具HA的生物相容性与NCs高载药量优势的平台至关重要。
研究人员开展的研究与结论：本研究旨在系统合成、表征并优化共价接枝HA的壳聚糖修饰姜黄素纳米晶（HA–CS–CUR-NCs），评估其体外性能及在离体猪黏膜中的穿透能力。研究得出HA–CS–CUR-NCs不仅保留了NCs的高载药特性，还通过共价接枝实现了稳定的表面功能化，显著提升了黏膜渗透性和细胞摄取效率，为难溶性药物的黏膜递送提供了新策略。该论文发表在《Journal of Materials Chemistry B》。
关键技术方法：研究人员采用介质研磨法制备NCs，选用Poloxamer 407（POL 407）和壳聚糖（Chitosan, CS）作为稳定剂，通过EDC/NHS化学法将透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）共价接枝至NCs表面。利用动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）、傅里叶变换红外光谱（Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy, ATR-FTIR）、核磁共振氢谱（Proton Nuclear Magnetic Resonance, 1H-NMR）、差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）和热重分析（Thermogravimetric Analysis, TGA）进行理化表征。采用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）观察形貌。通过Alamar Blue法评估细胞毒性，流式细胞术分析细胞摄取。离体实验使用新生牛口腔黏膜组织评估黏膜沉积，并通过多光子显微镜（Multiphoton Microscopy, MPM）观察药物分布。
研究结果：
优化NCs：通过筛选稳定剂，确定1.5% w/v的POL 407为最佳稳定剂，随后添加CS形成CS–CUR-NCs，粒径减小且Zeta电位转为正值，表明CS成功修饰。稳定性研究表明，优化后的CS–CUR-NCs在4°C下储存28天保持稳定。
功能化NCs表征：动态光散射显示CS接枝后Zeta电位由负转正，粒径略有减小。ATR-FTIR在1715 cm-1处出现酰胺带，证实EDC-NHS偶联反应成功。1H-NMR谱图中CS的特征峰消失，HA的特征峰出现，进一步确认HA共价接枝。热分析显示HA的引入未破坏NCs的热稳定性，但改变了分解动力学。SEM和TEM图像显示，HA接枝后NCs表面形成了明显的额外层，证实了修饰成功。
体外细胞实验：THP1单核细胞和NIH/3T3成纤维细胞实验表明，HA–CS–CUR-NCs具有良好的生物相容性，无明显细胞毒性。流式细胞术显示，HA–CS–CUR-NCs在NIH/3T3细胞中的摄取率显著高于未修饰NCs，提示存在CD44受体介导的内吞作用。
体外释放与离体沉积：体外释放试验显示，NCs制剂在28天内释放约50%以上的药物，显著优于纯药物和物理混合物。离体新生猪黏膜沉积实验显示，HA–CS–CUR-NCs的24小时药物沉积率为37.3 ± 2.6%，远高于未修饰CUR-NCs的1.81 ± 1%。多光子显微镜成像进一步证实，HA–CS–CUR-NCs在黏膜组织中分布更均匀，渗透深度最大，达到了72 μm，而未修饰NCs仅渗透约60 μm，CS修饰组因表面粘附过强导致渗透受限。
讨论与结论总结：本研究通过“graft-to”策略实现了HA在CS修饰NCs表面的共价接枝，克服了物理吸附的不稳定性。HA层提供了持久的空间位阻排斥，抵抗稀释和竞争置换，同时其亲水性和负电荷形成水化层，最小化非特异性黏附，促进深层扩散。此外，HA与CD44受体的亲和力促进了受体介导的细胞相互作用。与传统的PEG化或Poloxamer涂层系统相比，HA–CS共轭提供了双重功能：增强的胶体稳定性和选择性组织 engagement。研究发现HA–CS–CUR-NCs能有效克服巨噬细胞的清除机制，显著改善黏膜沉积。结论指出，HA功能化的CS修饰NCs是一种多功能、理性设计的平台，不仅解决了难溶性药物的递送难题，还通过精密的表面工程实现了生物系统的精准互动，为下一代纳米医学平台在黏膜、经皮或跨黏膜递送应用中展现了巨大潜力。
