近日，南京工业大学刘文娟团队及浙江大学王博涵团队成功研发出一种近红外光（NIR）驱动的纳米马达（PDA@PPy@HA，PYA），实现对肾脏病灶的高效富集，减轻氧化应激造成的肾脏损伤。该研究以“Near-Infrared Driven Renal Nanomotors for Oxidative-Stress Relief and Stone Prevention”为题，发表于材料领域的著名期刊《Advanced Functional Materials》。
肾结石的形成往往与氧化应激密切相关，过量的活性氧（ROS）导致的氧化应激是肾结石的关键驱动因素。现有纳米药物虽可通过清除ROS实现结石抑制，但主要依赖被动循环，递送效率在动态尿流和组织屏障前大打折扣，靶向精度不足、病灶富集有限使得对肾结石疾病的治疗效果不佳。因此，如何突破复杂肾脏生理屏障，构建主动多重靶向的纳米递送平台，实现对结石病灶氧化应激关键病理进程的精准、高效调控，是从源头上干预疾病、突破当前肾结石被动防治模式的核心科学问题。
因此，本研究设计开发了一种NIR驱动的PYA纳米马达，该纳米马达以生物相容性良好的聚多巴胺（PDA）作为基底，通过负载聚吡咯（PPy）调控光热性能；同时，利用透明质酸（HA）与CD44受体之间的特异性靶向结合，使该纳米马达兼具受体靶向与NIR驱动的双重靶向能力。该纳米马达不仅具有良好的生物相容性、光热稳定性和运动可控性，还能够实现对肾脏病灶的特异性靶向富集。研究团队在草酸钙肾结石动物模型中，经NIR驱动，PYA纳米马达可显著抑制肾结石的沉积，其治疗效果优于被动递送策略。该纳米马达的设计为解决纳米材料在肾结石治疗中递送效率低下的问题提供了新的解决方案。
图1：纳米马达的合成与表征（A）PYA纳米马达合成示意图（B）Zeta电位（C）FTIR光谱（D）TEM图像（比例尺：100纳米）（E）XPS总谱（F）N1s谱（G）C1s谱
图2：纳米马达的光热与运动性能（A）在808 nm NIR照射（0.5 W/cm2）下，水和不同浓度PYA水溶液的红外热成像（B）不同浓度的PYA溶液和水在光照下温度变化（C）PYA热循环稳定性（D）PYA纳米马达水中运动轨迹（E）PBS中运动轨迹（F）50 mM尿素溶液中运动轨迹（G）对应每种条件的均方位移曲线，n=5（H）纳米马达在不同溶液中的平均速度（I）PYA纳米马达驱动示意图
图3：纳米马达保护草酸钠诱导的HK-2细胞（A）不同浓度PYA的溶血率（B）HK-2细胞与不同浓度的PYA共孵育及NIR处理后的细胞活力，n=3（C）PYA对1.5 mM草酸钠诱导的HK-2细胞活力恢复（D）钙黄绿素AM/PI染色（E）DCFH-DA荧光染色（F）活性氧检测的半定量分析，n=3（G）线粒体膜电位的荧光显微镜观察（H)JC-1检测的半定量分析，n=3，*表示p<0.05，**表示p<0.01，***表示p<0.001，****表示p<0.0001，ns表示p>0.05，即无统计学显著差异
图4：纳米马达靶向能力（A）细胞摄取（条件：1.5 mM草酸钠诱导，NIR光照10分钟）（B）草酸钙肾结石小鼠活体成像，在不同时间点PYA–Cy5荧光成像分布（C）采集有/无NIR处理2小时后主要器官离体荧光图像（D）离体荧光强度的半定性分析，n=4
图5：纳米马达抑制草酸钙晶体沉积及缓解肾损伤（A）动物实验示意图（B）偏振光光学显微镜检测肾脏草酸钙晶体沉积（C）Pizzolato染色（D）PAS染色评估肾损伤（E）TUNEL染色（F）AST，（G）ALT，（H）CREA，（I）BUN血液生化分析，n=5（J）TUNEL染色对组织切片中的凋亡细胞进行半定量分析，n=3；*表示p<0.05，**表示p<0.01，***表示p<0.001，****表示p<0.0001，ns表示p>0.05，即无统计学显著差异
图6：纳米马达调控氧化应激及黏附因子来缓解草酸钙晶体引起的肾损伤（A）通过Kim-1免疫荧光染色、CAT、SOD2、OPN、NOX2和CD44的IHC分析评估肾损伤情况（B–F）对上述五个标志物进行半定量分析，n=5；*表示p<0.05，**表示p<0.01，***表示p<0.001，****表示p<0.0001，ns表示p>0.05，即无统计学显著差异
图7：纳米马达体内生物相容性（A）BUN，（B）AST，（C）ALT，（D）CREA血液生化分析，n=5（E）不同分组组织H&E染色，PBS为对照组
相关研究以“Near‑Infrared Driven Renal Nanomotors for Oxidative‑Stress Relief and Stone Prevention”为题，发表于《Advanced Functional Materials》期刊。本研究得到了国家自然科学基金的资助，以及江苏省高等学校重点学科建设项目（PAPD）的支持。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75563
刘文娟副教授主页：https://cly.njtech.edu.cn/info/1039/6152.htm
王博涵主任医师主页：https://person.zju.edu.cn/2313049
