研究进展:电子设备的使用加剧了蓝光(400-500 nm)对眼睛健康的威胁。蓝光通过诱导视网膜线粒体产生活性氧(ROS),引发了氧化应激和炎症反应,从而导致视网膜变性。叶黄素作为一种天然类胡萝卜素,具有抗氧化、抗炎及蓝光过滤功能,可通过中和ROS、抑制脂质过氧化和保护光感受器细胞来减缓蓝光对眼睛的损伤。然而,叶黄素的水溶性差、胃肠道稳定性低及肝脏首过效应显著,导致其口服生物利用度不足1%。现有的药物递送系统(如脂质体)虽能改善其溶解性,但缺乏靶向性和环境响应释放能力,难以在病变部位精准释放药物。因此,开发一种兼具pH响应、ROS触发释放及线粒体靶向的多功能递送系统对提高叶黄素的稳定性和靶向性具有重要意义。研究表明,基于天然多糖(如海藻酸钠)的pH响应载体和线粒体靶向修饰(如三苯基膦)是药物智能递送系统设计的重要焦点。
解决方案:在本文中,作者通过三苯基膦(TPP)修饰的酪蛋白-甘露糖共轭物(CAS-Man)自组装制备了线粒体靶向叶黄素纳米颗粒(TCM-Lut),再通过3-氨基苯硼酸(PBA)修饰的海藻酸钠(SP)复合物对纳米颗粒进行包覆,开发了一种兼具线粒体靶向及pH/活性氧双响应特性的叶黄素纳米颗粒(SP-TCM-Lut)(图1)。研究显示,该纳米颗粒能够显著降低成人视网膜色素上皮细胞的活性氧水平并抑制细胞凋亡。蓝光诱导的小鼠视网膜变性模型则表明其可改善视网膜的光暗适应能力,并增强视觉神经传导功能。此外,SP-TCM-Lut使暴露在蓝光下的小鼠血管面积减少6.93±0.32%,血管分支数减少0.88倍,减轻了视网膜结构损伤及凋亡(图2)。药代动力学实验显示,SP-TCM-Lut能够使叶黄素血浆半衰期延长至5.16小时,眼内浓度提升1.66倍,其生物利用度较游离叶黄素提高1.86倍,有效缓解了蓝光诱导的视网膜变性。

图1:具有pH和ROS响应能力的线粒体靶向叶黄素纳米颗粒缓解蓝光诱导视网膜变性的示意图。
图2:(a)小鼠中央眼底的检影和荧光素眼底血管造影示意图;(b)小鼠的检影图像;(c)小鼠的荧光素眼底血管造影图像;(d)荧光素眼底血管造影的血管工具分析图;(e)血管面积百分比;(f)平均血管长度;(g)小鼠中央眼底荧光素眼底血管造影的连接点数量。
结论:综上所述,本文开发了一种兼具线粒体靶向及pH/活性氧双响应特性的叶黄素纳米颗粒,为天然营养素的口服递送提供了新的策略,对蓝光相关的视网膜疾病防治领域具有重要意义。
参考文献:Kangjing Liu et al. Stimulus-Responsive Targeted Lutein Nanoparticles for the Alleviation of Blue LightInduced Retinal Degeneration.ACS Nano 2025, DOI: 10.1021/acsnano.5c01673.