西南交大：一种新型骨靶向给药系统，有效解决骨感染的局部治疗问题

骨感染是由于骨组织感染化脓性细菌而导致的炎症性疾病，目前治疗手段常为手术清创联合抗生素使用，但不具有靶向功能的给药系统会带来全身副作用，最终导致局部治疗不理想或引起全身毒性。

近期，西南交通大学医学院翁杰教授和陈星羽副研究员在药学领域期刊Journal of Controlled Release上发表了题为“Hexapeptide decorated β-cyclodextrin delivery system for targeted therapy of bone infection” 的研究性论文，报道了一种新型骨靶向给药系统Asp6-β-CD@NFX，负载疏水性药物诺氟沙星后，能有效提高其溶解度和生物利用度，并有效解决骨感染的局部治疗问题（图 1）。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.11.047

图1 Asp6-β-CD@NFX靶向羟基磷灰石（HA）治疗骨感染示意图。

来源于骨桥蛋白的天冬氨酸六肽（Asp6）具有结合羟基磷灰石特性，将Asp6和聚乙二醇（PEG）对β-环糊精载体改性（Asp6-β-CD）以获得具有骨靶向特性的给药系统。将疏水的抗菌药物诺氟沙星（NFX）载入Asp6-β-CD（Asp6-β-CD@NFX）用于靶向骨组织治疗骨感染。基于Asp6-β-CD的水溶性增强，NFX的抗菌能力得到了提升。体外研究了Asp6-β-CD@NFX给药系统对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌活性（图2）。

图2. A-B）Asp6-β-CD@NFX对大肠杆菌的杀菌率和MIC值; C-D）Asp6-β-CD@NFX对金黄色葡萄球菌的杀菌率和MIC值；E-F）不同样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈及死活染情况；G-H）不同样品结合HA片后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈及SEM图像。

通过体外（羟基磷灰石片）和体内（裸鼠）实验分别验证了Asp6-β-CD的骨靶向特性（图3，图4 A&B），研究表明与未改性的β-CD相比，Asp6-β-CD的骨靶向能力提升了10倍。此外，建立了大鼠骨感染模型，研究了Asp6-β-CD@NFX治疗骨髓炎促进骨组织修复的作用（图4C-E，图5）。

图3. β-CD@F-A与 Asp6-β-CD@F-A结合HA片后的荧光图像及荧光定量图。

图4. A-B）对裸鼠注射 β-CD@F-A和Asp6-β-CD@F-A 30分钟后的IVIS图像，及其对心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏和股骨的富集情况；C-E）大鼠骨髓炎模型及治疗示意图，治疗不同时间后IL-6、IL-1β、TNF-α的浓度及HE染色（箭头显示炎症细胞）。

图5. A) 不同时间治疗后骨组织的Masson染色图；B–D) 注射28天后重建股骨远端缺损的Micro-CT三维图像重建及定量分析。

综上所述，该骨靶向给药系统Asp6-β-CD能够特异性的靶向骨组织、提高疏水药物的水溶性和有效性，可广泛应用于骨感染等临床骨相关疾病的精准靶向治疗。

该文通讯作者是西南交通大学翁杰教授和陈星羽副研究员，第一作者是西南交通大学材料科学与工程学院博士研究生孙彤。该研究团队的研究工作交叉融合材料学、生物医学工程、医学和药学等学科，并积极推动相关的临床应用转化。

孙彤（第一作者）：西南交通大学材料科学与工程学院2019级博士研究生，主要研究方向是药物载体系统、工程化外泌体及骨组织修复与再生材料的研发。

陈星羽（通讯作者）：西南交通大学医学院副研究员。主持承担国家自然科学基金面上/青年项目，四川省科技厅项目等纵横向项目10余项。主要研究方向是组织修复生物医用高分子材料、药物控释放载体、转化医学。在国际期刊上发表SCI论文40篇，以第一/通讯作者在Adv. Mater.、Biomaterials、Bioact. Mater.和Small等期刊发表SCI论文24篇，全部论文他引大于1000次，H指数21。申请中国发明专利12项，已授权4项。

翁杰（通讯作者）：西南交通大学教授，博士生导师，国务院特殊津贴专家，国际生物材料科学与工程学会联合会“fellow”。长期从事生物医用材料领域研究，涉及生物陶瓷及纳米材料、生物复合材料、植入体表面改性、生物矿化、药物缓释体系、组织再生医学等。发表SCI检索论文300余篇，论文引用8900余次，H指数46；获国家科技进步二等奖1项、省部级一等奖3项、二等奖3项、国家发明专利30余项。现任中国生物材料学会生物陶瓷分会副主任委员和中国生物医学工程学会生物材料分会候任主任委员。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。（文：西南交通大学孙彤/陈星羽/翁杰）

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