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头条独家!从神农本草经到Nature子刊:天津大学团队用麦冬果聚糖稳定零价纳米硒,打造“扶正祛邪”双靶点制剂,攻克结肠炎与肠癌!

来源 2025-09-15 12:12:37 医疗资讯

炎症性肠病(IBD)与结直肠癌是全球范围内持续高发的两大消化系统顽疾。前者以反复腹痛、腹泻及体重下降为特征,传统疗法虽能暂时缓解症状,却难以根治,且常伴随免疫抑制、感染等副作用;后者则因早期症状隐匿、化疗耐药及靶向药物费用高昂,使得患者五年生存率提升缓慢。天然多糖与微量元素纳米技术的交叉融合,为破解这一僵局提供了新思路。

麦冬(Ophiopogon japonicus)自古被《神农本草经》列为上品,其富含的果聚糖型多糖(ORP)不仅具有“养阴生津”之效,现代研究更发现其可重塑肠道菌群、强化肠黏膜屏障。硒是人体必需的微量元素之一,零价红色纳米硒(SeNPs)兼具抗氧化、抗肿瘤及低毒性优势,却因表面能高、极易团聚而限制了临床转化。

近期,一项研究将麦冬果聚糖与纳米硒有机结合,制备出ORP-SeNPs复合纳米粒,旨在同时改善溃疡性结肠炎并抑制结肠癌进展,实现“异病同治”的中医整体观与现代精准递送的完美对接。

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图1 论文首图

ORP-SeNPs的表征

研究团队以麦冬根为原料,经水提醇沉、DEAE柱纯化获得ORP,再通过温和的氧化还原法在室温下将Na₂SeO₃还原成Se⁰,同步借助ORP的多羟基网络实现原位包覆与空间位阻稳定,最终冷冻干燥得到砖红色粉末状ORP-SeNPs。动态光散射(DLS)显示其平均粒径154.3 nm,PDI仅0.15,表明分布均匀;Zeta电位–8 mV,为胶体体系提供静电与空间双重斥力,防止聚集。透射电镜(TEM)下可见颗粒呈规整球体,边缘清晰;能谱(EDX)定量结果C、O、Se的质量分数分别为57.8 %、28.7 %、10.8 %,确证元素组成。紫外光谱在260 nm处出现SeNPs特征吸收峰,而纯ORP无明显吸收;傅里叶红外光谱中,ORP的羟基伸缩振动由3383 cm⁻¹向高波数3386 cm⁻¹移动且强度下降,C-O-C糖苷键吸收峰由1030 cm⁻¹降至1029 cm⁻¹,提示羟基与Se表面形成新的O–H⋯Se及C–O⋯Se氢键/配位键。上述数据从宏观到微观、从元素到官能团,系统验证了ORP已成功包覆并稳定纳米硒,形成粒径均一、结构明确、可水分散的复合纳米平台。

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图2 ORP-SeNPs的表征

 

抗氧化活性

“正气存内,邪不可干”,氧化应激被视为IBD与肿瘤共同土壤。研究首先以DPPH·与ABTS·⁺两种经典自由基模型评价ORP-SeNPs的体外抗氧化力。结果显示,在100–500 μg/mL范围内,复合纳米粒对DPPH·清除率最高可达85.92 %,显著优于Na₂SeO₃而与Vc接近;对ABTS·⁺的清除亦呈浓度依赖性,且活性明显高于无机硒盐。粒径减小带来比表面积增大,使Se⁰表面更多零价活性位点暴露;同时,ORP果聚糖本身的多羟基与环醚结构可额外提供氢原子与电子,两者协同放大了整体还原能力。更重要的是,ORP-SeNPs在清除自由基过程中自身被逐步氧化为无毒的SeO₃²⁻,避免了传统抗氧化剂易蓄积的隐患,为“清而不伤正”提供了物质基础。

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图3 抗氧化活性

ORP-SeNPs的抗结肠癌活性

“结者散之”,实验以人结肠癌Caco-2细胞为模型评估ORP-SeNPs的抑瘤效应。MTT结果显示,24 h作用后,25–400 μg/mL剂量区间细胞活力呈梯度下降,IC₅₀约247.8 μg/mL;流式Annexin V-FITC/PI双染进一步揭示,早期+晚期凋亡率由对照的0.012 %分别升至8.82 %(50 μg/mL)、22.91 %(100 μg/mL)及49.50 %(200 μg/mL),提示诱导凋亡是主要机制。细胞周期分析发现,ORP-SeNPs可显著增加S期阻滞,G₀/G₁期比例由90.1 %降至50.1 %,说明其通过干扰DNA复制发挥“阻滞邪毒”之功。与Na₂SeO₃相比,ORP包覆使SeNPs细胞摄取效率提升,且ORP本身具有下调PI3K/Akt、抑制肿瘤糖酵解的潜能,二者协同放大细胞毒效应,而对正常结肠上皮细胞毒性极低,体现了中医“祛邪不伤正”的核心思想。

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图4 ORP-SeNPs的抗结肠癌活性

 

ORP-SeNPs缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状

“肠澼”一证与现代溃疡性结肠炎高度契合。研究采用3 % DSS饮水7天成功复制急性结肠炎小鼠模型,ORP-SeNPs以100 mg/kg/d连续灌胃7天。与模型组相比,治疗组小鼠结肠长度由5.3 cm恢复至7.8 cm,接近正常8.0 cm;体重下降幅度由20 %回落至5 %以内;疾病活动指数(DAI)显著降低,便血、稀便明显改善,整体疗效与临床一线药物5-ASA相当甚至更优。行为及宏观层面已提示ORP-SeNPs可有效“缓急止痛、升清止泻”,为后续机制探讨奠定了直观证据。图片

图5 ORP-SeNPs缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状

ORP-SeNPs调节DSS处理小鼠的炎症细胞因子分泌和氧化应激指标

“正气存内,邪不可干”,炎症因子失衡乃IBD反复发作之根。ELISA检测显示,ORP-SeNPs可显著下调促炎因子TNF-α、IL-6,同时上调抗炎因子IL-4、IL-10,恢复免疫稳态;氧化应激方面,结肠组织MPO活性由造模后的高值降至接近正常,SOD活性则被显著抬升,提示中性粒细胞浸润减少、内源性抗氧化体系增强。硒作为谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)核心辅因子,在ORP-SeNPs中以零价缓释方式持续补充,既避免了无机硒的急性毒性,又维持了长期抗氧化需求;而果聚糖通过益生元效应促进丁酸产生,进一步强化结肠上皮能量代谢,形成“扶正祛邪”的良性循环。

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图6 ORP-SeNPs调节DSS处理小鼠的炎症细胞因子分泌和氧化应激指标

 

组织学分析

“望而知之谓之神”,H&E染色可见模型组结肠黏膜上皮大片脱落、隐窝结构破坏、炎症细胞弥漫浸润;ORP-SeNPs组则仅见轻度水肿及少量淋巴细胞浸润,隐窝排列趋于规整,杯状细胞数量显著恢复。PAS染色进一步证实,治疗组紫红色黏蛋白层增厚,提示其可促进黏液分泌,重建“肠液濡润”之屏障。心、肝、脾、肺、肾等主要脏器切片未见变性、坏死或炎性浸润,佐证复合纳米粒系统毒性极低,符合中医“用药平和”的安全理念。

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图7 组织学分析

 

免疫组织化学分析

现代分子病理学发现,NF-κB/STAT3信号轴过度激活是驱动IBD炎症风暴及肿瘤转化的共同枢纽。免疫组化结果显示,模型组结肠上皮p-NF-κB与p-STAT3阳性染色深染且分布广泛,提示通路高度活化;ORP-SeNPs干预后,二者表达强度分别下降约60 %与55 %,回归至正常水平。与此同时,紧密连接蛋白ZO-1与occludin的表达显著上调,提示肠屏障功能修复,阻断“邪毒内陷”。此结果从分子层面阐释了ORP-SeNPs“清热解毒、敛疮生肌”的现代科学内涵,也为中医“治未病”——在炎-癌转化早期即阻断信号传导——提供了精准靶点。

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图8 免疫组织化学分析

小结

从“神农尝百草”到“纳米载岐黄”,ORP-SeNPs以传统麦冬果聚糖为壳、现代纳米硒为核,在“扶正”与“祛邪”两端同时发力:一方面通过抗氧化、调节菌群、修复屏障,重塑肠道微生态稳态;另一方面凭借S期阻滞、诱导凋亡、抑制NF-κB/STAT3,遏制结肠癌前病变。其154 nm的精准粒径、–8 mV的稳定电位以及多靶点、低毒性的综合优势,为中医药现代化递送体系树立了新范式。未来,或可通过肠溶胶囊、口服冻干粉等剂型,将这一“纳米麦冬”推向临床,造福广大IBD与结直肠癌患者,让千年古方在新时代焕发新生。

参考文献:

Jia B, Yang W, Li H, Chang G, Zhang X, Zhang N, Wang S, Wei J, Li X, Gao W, Guo L. Ophiopogonis Radix fructan-selenium nanoparticles for dual amelioration of ulcerative colitis and anti-colon cancer. Int J Biol Macromol. 2025 May;307(Pt 4):142327. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.142327. Epub 2025 Mar 19. PMID: 40118427.

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