加州大学圣地亚哥分校的工程师开发出了中性粒细胞纳米海绵，可以安全地吸收和中和多种蛋白质。加州大学圣地亚哥分校的工程师开发出了中性粒细胞纳米海绵，可以安全地吸收和中和多种蛋白质。蛋白质在类风湿性关节炎的发展中起作用。在两个小鼠模型中注射这些纳米海绵有效地治疗了严重的类风湿性关节炎。早期应用纳米海绵还可以防止疾病的发展。
这项工作发表在9月3日的《自然纳米技术》杂志上。
加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院纳米工程教授张说：“纳米海绵是防止病理分子在体内引发疾病的一种新模式。”。“我们正在开发一个可以阻断其广泛范围的平台，而不是创造治疗方法来阻断某些特定类型的病理分子，这样我们就可以更有效地治疗和预防疾病。”
这项工作是由张的实验室开发的治疗性纳米海绵的最新实例之一。张先生属于加州大学圣地亚哥分校医学与摩尔癌症中心工程研究所。他的团队开发了红细胞纳米海绵来对抗和预防MRSA感染，并开发了巨噬细胞纳米海绵来治疗和控制败血症。
这种新的纳米海绵是一种生物可降解的聚合物纳米颗粒，涂有中性粒细胞的细胞膜，中性粒细胞是白细胞。
中性粒细胞是免疫系统抵抗入侵病原体的第一反应者之一。还已知它们在类风湿性关节炎的发展中起作用，类风湿性关节炎是一种慢性自身免疫性疾病，引起关节疼痛性炎症，并最终导致软骨和骨组织损伤。
当类风湿性关节炎发展时，关节中的细胞产生称为细胞因子的炎性蛋白质。细胞因子的释放表明中性粒细胞进入关节。在那里，细胞因子与中性粒细胞表面的受体结合并激活它们释放更多的细胞因子，从而吸引更多的中性粒细胞到关节等等。
纳米海绵基本上将这种炎症级联压制在萌芽状态。作为微小的中性粒细胞诱饵，它们拦截细胞因子，阻止它们向关节发送更多的中性粒细胞信号，减少炎症和关节损伤。
这些纳米海绵为当前类风湿性关节炎的治疗提供了一种有希望的替代方法。例如，一些单克隆抗体药物有助于患者控制疾病症状，但它们只能中和某些类型的细胞因子。张说，这不足以治疗这种疾病，因为有许多不同类型的细胞因子和病理分子参与。
“中和一两种类型可能不那么有效。因此，我们的方法是采用中性粒细胞膜，它天然具有结合所有这些不同类型细胞因子的受体，并使用它们来管理整个炎症分子群体，”张说。
“这种策略消除了在这一过程中识别特定细胞因子或炎症信号的需要。使用整个中性粒细胞膜，我们立即切断了所有这些炎症信号，”第一作者张强哲博士说。张教授是加州大学圣地亚哥分校研究组的学生。
为了生产中性粒细胞纳米海绵，研究人员首先开发了一种从全血中分离中性粒细胞的方法。然后，他们处理溶液中的细胞，使细胞膨胀和破裂，留下膜。然后薄膜被分成更小的碎片。它们与生物可降解聚合物制成的球形纳米颗粒混合，中性粒细胞膜融合到纳米颗粒表面。
“这项工作的主要挑战之一是简化整个过程，从血液中分离出中性粒细胞，从血液中去除膜，并使这一过程重复进行。我们花了很多时间想明白这一点，最终建立了一致的中性粒细胞纳米海绵生产线，”张强哲说。
在严重类风湿性关节炎的小鼠模型中，将纳米海绵注射到发炎的关节中导致肿胀减轻，并保护软骨免受进一步损伤。纳米海绵在小鼠体内的性能与高剂量单克隆抗体相当。
当在另一组小鼠中诱发疾病之前施用纳米海绵时，纳米海绵也起到了预防性治疗的作用。
张教授提醒，纳米海绵的治疗并不能消除这种疾病。“我们基本上可以控制这种疾病。它并没有完全消失。但是肿胀大大减少了，软骨损伤也降到了最低，”他说。
该团队希望有一天能在临床试验中看到他们的工作。
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