脑卒中是世界上第二大死亡原因，也是导致严重残疾的最常见原因，其中缺血性脑卒中(CIS)大约占所有脑卒中病例的 80%。由于受时间窗限制以及低的再通率，缺血性脑卒中患者从血管再通中的获益并不理想。CIS涉及复杂的病理生理机制，包括神经元细胞损伤级联反应、炎症级联反应和血脑屏障破坏和脑水肿等。目前临床上不仅极度缺乏有效的脑卒中防治药物，同时还存在因血脑屏障导致的药物脑部递送效率极低等瓶颈问题。

  冰片（Borneol）是一种脂溶性双环单萜，具有可逆性打开血脑屏障、增强微循环、抗凝、抗炎等作用，在治疗脑部疾病方面应用较广。但是冰片的使用过量可导致中枢神经系统急性过度兴奋、过敏反应等副作用。此外，冰片不能有效阻断由上游细胞内钙超载引发的神经元中多个下游细胞死亡途径和连续激活。BAPTA-AM是一种细胞可渗透的钙离子螯合剂，进入细胞后被酯酶水解成BAPTA，能快速选择性结合细胞内游离Ca²⁺。课题组前期的工作表明，BAPTA-AM作为抗细胞死亡、抢救濒危细胞药物，用于以细胞迅速和大规模损伤为特征的疾病危重急症有极佳的研发前景 (ACS Nano 2023, 17, 472-491; Small 2023, 202206936; Adv. Sci. 2023, 2207448; Chem. Eng. J. 2024, 480, 148283; ACS Nano 2024, 18, 11778–11803; ACS Nano 2024, 18, 19283?19302)。

  来自中国海洋大学的何治宇教授和于良民教授团队拟采用 BBB 渗透增强剂冰片与具有活性氧响应性能结构以及聚乙二醇 (PEG) 结构共价结合，分别得到疏水单体 (MA-TK-Borneol) 和亲水单体 (MA-PEG-Borneol), PEG 的引入可有效避免网状内皮系统的摄取，实现体内长循环。在制备过程中采用FNC 技术，对NPs的自组装过程进行动力学控制，实现快速高效的混合，生产出粒径小 (~ 42.3 nm)、成分均匀 (PDI：~ 0.221)、胶体稳定性好 (在室温下稳定7天)、包封效率高的NPs，同时实现连续、大比例放大、批量再现性高的制备工艺。 冰片分子既作为亲水链末端的脑靶向功能单元 (靶头)，又作为疏水链末端单元为递送药物提供疏水作用力(载药)。同时载体可实现病灶微环境响应释药并解离疏水区冰片活性结构，发挥脑保护作用 (神经保护剂)，达到治疗的目的。（图1）

图1 聚合物的化学结构、BA-loaded NPs的制备路线及治疗机制示意图。

  研究团队认为基于冰片的聚合物前药纳米制剂 (BA-loaded NPs) 具有多功能性和广泛适用性，可能成为一种通用的脑靶向递送系统，可用于多种严重脑部疾病，有效穿越血脑屏障并在受损脑组织中积聚，保持治疗药物在病灶核心的有效浓度。在缺血再灌注诱导的MCAO小鼠模型中，静脉注射后，所制备的聚合物前药纳米载体能够快速穿越血脑屏障并精准定位于脑缺血半暗带，显著提高脑内生物分布。在1小时和3小时后，药物分别达到总给药量的7.6% ID/g和12.7% ID/g，明显优于目前普遍报道的脑内给药系统（通常低于1% ID/g，部分在1%~3% ID/g之间）。（图2）

图2. BA-loaded NPs的体内分布图

  接下来，团队使用TTC染色证明聚合物前药纳米载体可以有效减少脑梗死面积。MCAO小鼠的T2磁共振成像（MRI）扫描显示，聚合物前药纳米制剂(BAPTA-AM: 400μg·kg^-1) 组几乎没有出现梗死，且高信号区域显著减少了96.3%。团队通过实时检测血流量反映脑部血流恢复情况，根据激光散斑血流成像仪可以直观地观察发现，随着时间的推移，聚合物前药纳米制剂组(BAPTA-AM: 400μg·kg^-1)脑部血流量明显增加。(图3)

图3. BA-loaded NPs的治疗效果代表性图

  在分子水平上探究了制剂的治疗作用，聚合物前药纳米制剂强烈激活了p-PI3K/p-Akt信号，并调节了下游的Bcl-2/Bax/Cyto-C/caspase3,9信号通路。同时阻断NF-κB/TNF-α/IL-6 信号通路。聚合物前药纳米制剂的全身毒性可忽略不计，主要表现在小鼠器官组织没有明显的组织损伤或形态学变化，肝脏功能变化，并且没有表现出心血管副作用，显示出高度的生物相容性。由于其抗氧化特性和强大的细胞内钙离子清除能力，聚合物前药纳米制剂作为治疗钙超载相关的缺血再灌注损伤相关疾病的潜在策略具有相当大的前景。

图4. BA-loaded NPs的治疗分子机制示意图

  以上研究成果以“Traditional Chinese medicine borneol-based polymeric micelles intracerebral drug delivery system for precisely pathogenesis-adaptive treatment of ischemic stroke”为题，发表于国际著名期刊Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202410889）。中国海洋大学博士研究生王亚男、马旭涛以及硕士研究生王新媛为共同第一作者，通讯作者为何治宇教授和于良民教授。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202410889