Mater Today Bio10+| 丹参外泌体+合成脂质体！杂化纳米粒buff 拉满——一举破解神经退行性疾病药物入脑难题

帕金森病（PD）作为一种典型的神经退行性疾病，其病理机制涉及氧化应激、神经炎症及铁沉积等多重复杂因素，传统单靶点药物治疗往往受限于生物利用度低及无法干预核心病理进程。本研究另辟蹊径，基于外泌体的天然跨膜能力与低免疫原性，利用仿生杂化技术构建脂质体-外泌体（Lip-Exo）纳米平台，协同递送中药根皮中提取的天然酚类化合物--丹皮酚，为神经退行性疾病的治疗提供了新策略。

 

今天分享的是一篇发表在【Mater Today Bio.】（IF：10.2）上题为“Bionic design based on liposome-exosome hybrid nanoparticles for synergistic delivery of paeonol to achieve neuroprotection and improvement of motor function in Parkinson's disease model mice”的研究，该研究成功构建了负载丹皮酚的脂质体-外泌体杂化纳米颗粒（Lip-Exo/Pae），该系统整合了脂质体的高载药与缓释特性，以及外泌体的天然靶向与血脑屏障穿透能力。在MPTP诱导的帕金森病（PD）小鼠模型中，Lip-Exo/Pae显著改善了运动功能障碍，保护黑质-纹状体多巴胺能神经元，减轻氧化应激与神经炎症反应，同时展现出良好的生物相容性和安全性。该研究为PD治疗提供了一种具有多通路协同调控能力的纳米递药新策略，具有较高的临床转化潜力。

 

研究成果

1. Lip/Pae的制备与表征

 

图1A：脂质体（Lip/Pae）的制备流程示意图。

图1B：Lip/Pae溶液外观呈淡乳白色，外观均匀。

图1C：稀释后的Lip/Pae溶液在激光照射下呈现丁达尔效应，表明形成了胶体体系。

图1D：透射电镜（TEM）图像显示Lip/Pae呈球形或类球形，粒径约150 nm，分布均匀。

图1E：动态光散射（DLS）测得平均粒径为155.3±3.2 nm，与TEM结果一致。

图1F：多分散系数（PDI）为0.138±0.024，表明粒径分布均匀。

图1G：Zeta电位为-28.60±0.68 mV，绝对值>20 mV，说明体系稳定。

图1H：红外光谱显示Lip/Pae中未出现Pae的特征峰，也无新峰生成，说明Pae被成功包载，未发生化学反应。

图1I：响应面优化图显示包封率与搅拌时间、磷脂/胆固醇比、水化温度之间的关系，确定了最优制备条件。

这些结果表明，采用乙醇注入法成功制备了粒径均一、稳定性高、包封率良好的Lip/Pae纳米脂质体。

 

2. Exo的提取与表征

 

图2A：丹参外泌体（Exo）的提取流程示意图。

图2B：Exo溶液外观呈淡黄色、澄清透明。

图2C：激光照射下可见丁达尔效应，表明外泌体存在。

图2D：TEM图像显示Exo呈典型杯状结构，粒径约120 nm，分布均匀。

图2E：DLS测得平均粒径为122.8±2.43 nm，与TEM一致。

图2F：Zeta电位为-19.0±1.32 mV。

图2G：PDI为0.227±0.07，表明分布较均一。

图2H：薄层色谱显示Exo富含多种脂质成分。

图2I：SDS-PAGE电泳显示Exo蛋白主要分布在25–35 kDa之间。

图2J：凝胶电泳显示Exo中含有RNA成分。

这些结果表明，成功从丹参根茎中提取并纯化出粒径均一、富含脂质、蛋白和RNA的外泌体。

 

3. Lip-Exo/Pae的制备与表征

 

图3A：荧光显微镜图像显示，脂质体与外泌体在冻融循环处理下融合效率最高，产生黄色荧光的融合产物。

图3B：脂质体与外泌体融合形成杂化纳米颗粒的示意图。

图3C：Lip-Exo/Pae溶液外观呈淡乳白色，外观均匀。

图3D：激光照射下可见丁达尔效应。

图3E：TEM图像显示Lip-Exo/Pae呈球形结构，粒径约190 nm。

图3F：DLS测得粒径为191.7±0.97 nm，与TEM一致。

图3G：PDI为0.238±0.022，Zeta电位为-33.83±1.72 mV，表明胶体稳定性良好。

图3H：体外释放曲线显示Lip-Exo/Pae具有更快的初始释放和更长的持续释放时间。

图3I：Weibull模型拟合结果表明释放动力学良好。

图3J-K：ABTS和羟基自由基清除实验显示Lip-Exo/Pae的抗氧化活性显著优于其他组。

图3L：溶血率显示Lip-Exo/Pae在0.04–0.20 mg/mL范围内均低于5%，符合生物材料安全标准。

图3M：HT22细胞活力实验显示Lip-Exo/Pae在高浓度下仍保持良好细胞相容性。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae杂化纳米颗粒具有良好粒径分布、稳定性、缓释特性、抗氧化活性及生物相容性。

 

4. 旷场实验表明Lip-Exo/Pae改善PD模型小鼠运动功能障碍

 

图4A：实验流程图显示MPTP造模与给药时间安排。

图4B：体重变化曲线显示Lip-Exo/Pae组小鼠体重增长最接近对照组。

图4C：旷场实验装置示意图。

图4D-E：第7天和第14天的运动轨迹图与热图显示，模型组运动轨迹稀疏、活动区域集中；Lip-Exo/Pae组轨迹复杂、活动范围扩大。

图4F-G：定量分析显示，模型组总运动距离和平均速度显著降低；Lip-Exo/Pae组显著改善，接近对照组水平。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae显著改善PD模型小鼠的自发活动和运动协调能力。

 

5. 爬杆、悬尾、转棒实验表明Lip-Exo/Pae改善PD模型小鼠运动功能障碍

 

图5A-C：分别为爬杆、悬尾、转棒实验装置示意图。

图5D：爬杆时间显示模型组显著延长，Lip-Exo/Pae组显著缩短。

图5E：悬尾评分显示模型组显著降低，Lip-Exo/Pae组显著提高。

图5F-G：转棒实验显示模型组潜伏期缩短、掉落次数增加；Lip-Exo/Pae组潜伏期延长、掉落次数减少，效果最佳。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae显著改善PD模型小鼠的运动协调性和肌肉力量。

 

6. 体内成像与组织分布

 

图6A：脑组织荧光成像显示Lip-Exo/DiR组在9h达到峰值，信号持续至24h。

图6B-D：心、肝、脾、肺、肾的成像显示Lip-Exo/DiR在肝脏有一定积累，但在脑中仍具显著靶向性。

图6E：荧光强度定量分析显示Lip-Exo/DiR组显著高于FreeDiR和Lip/DiR组。

图6F：H&E染色显示模型组神经元数量减少、排列紊乱；Lip-Exo/Pae组神经元数量恢复。

图6G：普鲁士蓝染色显示模型组黑质区铁沉积增多，Lip-Exo/Pae组显著减少。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae具备良好的脑靶向能力，并能减轻黑质区神经元损伤与铁沉积。

 

7. Lip-Exo/Pae对多巴胺能神经元的保护作用

 

图7A-B：黑质区TH免疫组化染色与定量显示模型组TH阳性细胞显著减少，Lip-Exo/Pae组显著恢复。

图7C：黑质区TH蛋白表达ELISA结果与染色一致。

图7D-E：纹状体TH染色与阳性面积百分比显示模型组显著下降，Lip-Exo/Pae组显著恢复。

图7F：纹状体TH蛋白表达ELISA结果与染色一致。

图7G：黑质-纹状体通路分布示意图。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae能有效保护黑质和纹状体区多巴胺能神经元，增强TH表达。

 

8. Lip-Exo/Pae对氧化应激与炎症的调控作用

 

图8A-F：脑组织氧化应激指标检测显示模型组SOD、GSH、CAT、T-AOC显著降低，MDA、H₂O₂升高；Lip-Exo/Pae组各指标显著改善，接近对照组。

图8G：血清炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）水平显示模型组显著升高，Lip-Exo/Pae组显著降低。

图8H：黑质区炎症因子水平变化与血清趋势一致。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae通过减轻氧化应激和抑制炎症反应发挥神经保护作用。

 

9. Lip-Exo/Pae的体内安全性评估

 

图9A-F：全血细胞计数显示各治疗组WBC、RBC、LYM#、MCH、HGB、MCHC均在正常范围，无显著差异。

图9G-J：肝功能（ALT、AST）和肾功能（BUN、CREA）指标均处于正常范围。

图9K：主要器官（心、肝、脾、肺、肾、脑）H&E染色未见明显病理损伤。

这些结果表明，Lip-Exo/Pae在治疗剂量下具有良好的体内生物相容性和安全性。

 

结论

该研究通过杂化纳米载体设计，突破了单一纳米载体的局限性，解决了丹皮酚水溶性差、生物利用度低、血脑屏障穿透困难等问题，为帕金森病提供了“靶向递送+多通路协同治疗”的新型纳米治疗策略，具有广阔的临床应用前景。