新型芒果苷纳米递送系统的构建及其在靶向治疗1型糖尿病中的应用

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糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)作为一种慢性代谢性疾病,当机体无法充分利用其产生的胰岛素或是胰腺无法再产生胰岛素时发生,已成为当今世界最具挑战性的公共卫生问题之一,显著而持续的高血糖诱发各种并发症的产生。1型糖尿病患者因胰岛β细胞破坏导致胰岛素绝对缺乏,症状明显且严重,但现有的药物无法有效阻止胰岛β细胞功能衰退。芒果苷(Mangiferin,MGF),作为淡黄色针状黄酮类化合物,又名菀知母宁,分子式:C19H18O11,分子量:422.34。来源广泛,主要存在于鸢尾科植物射干的花和叶,龙胆科植物东北龙胆,漆树科植物芒果的果实、叶和树皮,百合科植物知母的根茎等,具有抗炎、抗菌、抗肿瘤、止咳和镇咳等多种药理作用,尤其是抗糖尿病作用。但芒果苷属于生物药剂学第IV类物质,其溶解性较差,在胰岛富集较少,限制其临床应用和开发。本研究构建基于芒果苷的靶向聚合物纳米粒,旨在解决芒果苷的缺陷,实现精准递送、高效富集、疗效增强。聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)作为大分子引发剂引发聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)的合成,将胰高血糖素样肽1(Glucagonlikepeptide 1,GLP-1)(序列:HAEGTFTSDVSSYLEGQAAKEFIAWLVKGRG)作为活性靶向剂,固定到嵌段共聚物PEG-PCL上,最终获得GLP-1-PEG-PCL(GPP)两亲体。同时,为避免载体材料带正电引起的毒副作用,将2,3-二甲基马来酸酐(2,3-dimethylmaleic anhydride,DMA)连接到PEG-PCL上,翻转电荷,获得带负电的DMA-PEG-PCL(DPP)两亲体。MGF被装载到由GPP和DPP组成的GDPP中,从而形成MGF/GDPP聚合物纳米粒,这些纳米粒如导弹式地靶向至胰腺,以提高MGF在胰腺中的积累和效率。通过飞行时间质谱(Matrix-assisted Laser Desorption/ionization Time-of-flight Mass Spectroscopy,MALDI-TOF MS)、核磁共振氢谱(Nuclear Mangnetic Resonance,~1H NMR)和凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,GPC)对聚合物载体材料的中间产物及终产物进行表征,确保氨基在加Boc保护的前提下,用羟基引发PCL(嵌段分子量5k)的成功合成。~1H NMR计算得出GLP-1有17.8%的接枝率,GPC也佐证终产物的成功制备。采用透析法制备MGF/GDPP载药纳米粒,粒径为158.9±1.7 nm,具有良好的循环稳态电位(-10.7±0.2 m V),透射电镜结果显示,粒径大小均一,分布均匀。其载药量可达6.9%±0.6%,具有良好的释药性和稳定性。溶血性实验、材料毒性实验和H&E染色实验均表明该聚合物载体材料生物安全性和生物相容性良好,无明显毒副作用。该药物载体通过胰腺表面高度表达的GLP-1受体作为导弹先锋,促进MGF在胰腺的积累,研究MGF对非肥胖型1型糖尿病NOD小鼠的降糖作用和对胰岛的恢复作用。体内生物学评价结果显示,MGF可降低血糖水平,提高胰岛素水平,增强机体对葡萄糖的敏感性,且MGF/GDPP的效果更佳。小动物活体成像系统可观察到MGF/GDPP载药系统的组织靶向性较强,MGF更易在胰腺部位累积,提高药物的利用率。免疫荧光双染实验、组织病理学切片和免疫蛋白印迹实验均表明,与游离MGF相比,MGF/GDPP纳米粒在体内能更好地增加β细胞增殖,减少β细胞凋亡,起到胰岛修复的作用。本研究首次报道经静脉注射的芒果苷聚合物纳米粒具有降血糖作用,并能促进胰岛β细胞增殖,修复胰岛,为提高MGF的利用率和增强抗糖尿病疗效提供了新的策略和希望。
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