放射医学与辐射防护国家重点实验室、放射医学与防护学院高明远教授课题组在中枢神经系统纳米药物递送研究领域取得了新进展，相关成果以“Intranasal Pathway for Nanoparticles to Enter the Central Nervous System”为题于3月30日发表在Nano Letters杂志上。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c05056。
中枢神经系统疾病的治疗的主要障碍即血脑屏障，研究表明，99%的小分子药物和几乎100%的大分子药物无法有效穿过血脑屏障发挥治疗作用。近年来，纳米材料在生物医学领域的应用受到了越来越多的关注，因其具有较长的血液循环时间和良好的生物相容性，且纳米颗粒本身易于功能化修饰等特点逐渐被认为是中枢神经系统药物传递的有效载体。然而传统给药方式如静脉注射，药物的入脑效率较低；采用高渗药物或聚焦超声的方式短暂开放血脑屏障可能导致病原体或炎症介质的入侵，从而诱发不良反应；脑实质、脑脊液直接注射虽然可以提高病灶区域的药物浓度，但作为侵入性给药方式，可能导致局部感染和脑损伤等问题。
鼻内给药作为一种绕过血脑屏障的无创的药物递送方式，可避免肝脏首过效应，便于患者自我给药和剂量调整，且患者依从性较好。目前鼻腔给药可用于阿尔兹海默症、帕金森病、脑缺血和脑肿瘤等研究并在动物模型上观察到较好的治疗效果。这些初步研究表明鼻内给药可以增强中枢神经疾病治疗效果，但纳米药物的转运机制以及进入和代谢途径仍有待阐明，其给药效率也尚不明确。了解纳米药物的传递机制和效率对于增强基于化学/生物分子的多种纳米药物在脑部疾病的治疗效果方面至关重要。
在该研究中，作者以聚乙二醇化Fe3O4纳米颗粒为模型，采用磁共振成像和荧光成像首次明确揭示了鼻内注射纳米药物进入中枢神经系统的途径。经鼻给药后，Fe3O4纳米颗粒首先通过鼻粘膜进入三叉神经和嗅觉神经周围间隙，然后随脑脊液进入蛛网膜下腔。一旦到达蛛网膜下腔，Fe3O4纳米颗粒将随着脑脊液循环分布至整个脑池，最终进入脑实质，完成Fe3O4纳米颗粒向大脑的输送。同时，大脑中的Fe3O4纳米颗粒会通过蛛网膜绒毛和上矢状窦逐渐被脑脊液送往静脉系统。药代动力学定量分析表明，Fe3O4纳米颗粒在给药1小时后的最大积累量为5.97 μg/g，这可能已经达到多种药物有效治疗剂量。总的来说，该研究中描述的传递途径为促进纳米药物在鼻内给药治疗各种中枢神经系统疾病中的研究和应用奠定了坚实的基础。
本论文第一作者为18新利体育 2021级博士研究生寇丹丹，放射医学与辐射防护国家重点实验室、苏州医学院放射医学与防护学院高明远教授和曾剑峰教授为该论文通讯作者，18新利体育 为本论文第一单位。该工作得到国家自然科学基金，国家重点研发计划和江苏省自然科学基金等项目的共同资助。
图：氧化铁纳米颗粒从鼻腔到中枢神经系统的传递通路示意图