研究背景

慢性心力衰竭是全球性的重大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)，其高發(fā)病率、高死亡率和高再住院率為醫(yī)療體系帶來沉重負(fù)擔(dān)。盡管現(xiàn)有的臨床指南已推薦了血管緊張素受體腦啡肽酶抑制劑（ARNI）等多種藥物的聯(lián)合治療方案，但許多患者的病情仍在持續(xù)進(jìn)展，預(yù)后不佳。這凸顯了當(dāng)前治療策略的局限性，其核心挑戰(zhàn)之一在于傳統(tǒng)的全身性給藥方式難以保證藥物在心臟病變部位達(dá)到并維持理想的治療濃度，同時(shí)可能引發(fā)全身性副作用，從而限制了最終的治療效果。

因此開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)靶向、可控釋放的創(chuàng)新藥物遞送系統(tǒng)，已成為該領(lǐng)域有待突破的技術(shù)瓶頸和重要戰(zhàn)略需求。如該研究中探索的利用介孔納米生物活性玻璃作為沙庫巴曲纈沙坦的載體，正是為了解決這一難題。這類前沿技術(shù)旨在將藥物遞送至受損的心肌組織，通過優(yōu)化藥物的生物利用度和局部濃度，在增強(qiáng)心臟保護(hù)和修復(fù)效果的同時(shí)，降低全身不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，這不僅為提升現(xiàn)有藥物的治療潛力提供了新思路，也代表了未來心衰精準(zhǔn)治療的重要發(fā)展方向。

針對(duì)上述問題，由唐山市工人醫(yī)院組成的團(tuán)隊(duì)利用澤攸科技的ZEM20掃描電鏡進(jìn)行了系統(tǒng)研究，其核心創(chuàng)新在于將介孔納米生物活性玻璃作為新型藥物載體，負(fù)載心力衰竭治療藥物沙庫巴曲纈沙坦，并證實(shí)該策略能顯著增強(qiáng)藥物對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)效果。

標(biāo)題：Effects of Bioactive Glass Carrier-Loaded Sacubitril/Valsartan Sodium Tablets on Cardiomyocytes From Rats With Chronic Heart Failure

期刊：International Journal of Pharmacology

網(wǎng)址：https://doi.org/10.31083/ijp44207

創(chuàng)新藥物遞送系統(tǒng)的制備與表征

為提升心力衰竭治療藥物沙庫巴曲纈沙坦（SVST）的生物利用度和靶向效果，研究團(tuán)隊(duì)首先采用溶膠-凝膠法，成功構(gòu)建了一種新型的藥物遞送系統(tǒng)——負(fù)載了SVST的介孔納米生物活性玻璃（SVST/MNBG）微球。 為確保該系統(tǒng)的有效性，團(tuán)隊(duì)利用了澤攸科技的ZEM20掃描電子顯微鏡，對(duì)其微觀形貌和粒徑進(jìn)行了細(xì)致的觀察與分析，證實(shí)了其均一的球形結(jié)構(gòu)。 此外，通過氮?dú)馕?解吸實(shí)驗(yàn)和體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該載體具有典型的介孔結(jié)構(gòu)，并能在超過500小時(shí)的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)藥物的穩(wěn)定、持續(xù)釋放，證明其作為藥物緩釋載體具有巨大潛力。

圖 MNBG表征。(a) 氮?dú)馕?脫附等溫線，(b) 孔徑分布曲線，(c) 隨時(shí)間變化的藥物釋放曲線

體內(nèi)療效的綜合評(píng)估

研究團(tuán)隊(duì)通過結(jié)扎大鼠腹主動(dòng)脈的方式，成功建立了慢性心力衰竭（CHF）的動(dòng)物模型，并將其分為模型組、常規(guī)SVST治療組以及新型SVST/MNBG治療組進(jìn)行對(duì)比研究。 治療結(jié)束后，通過彩色多普勒超聲評(píng)估發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)藥物組相比，SVST/MNBG治療組在改善心臟功能方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）和短軸縮短率（LVFS）等關(guān)鍵指標(biāo)的明顯提升。 同時(shí)，對(duì)心肌組織的生化檢測(cè)結(jié)果也顯示，SVST/MNBG能更有效地降低代表心肌損傷的肌酸激酶同工酶（CK-MB）和N末端B型利鈉肽原（NT-proBNP）的水平，并調(diào)節(jié)活性氧（ROS）與一氧化氮（NO）的平衡，從而顯著減輕心肌的氧化應(yīng)激損傷。

圖 各組大鼠心功能指標(biāo)。(a) 左室舒張末期內(nèi)徑 (b) 左室收縮末期內(nèi)徑 (c) 左室射血分?jǐn)?shù) (d) 左室短軸縮短率 (e) 左室后壁舒張末期厚度 (f) 左室后壁收縮末期厚度

心肌組織病理形態(tài)的改善

為了更直觀地評(píng)價(jià)治療效果，研究人員對(duì)各組大鼠的心肌組織進(jìn)行了病理學(xué)切片分析。 結(jié)果顯示，未經(jīng)治療的CHF模型組大鼠心肌纖維排列紊亂、細(xì)胞腫脹，出現(xiàn)明顯的病理損傷特征。 經(jīng)過常規(guī)SVST治療后，這些損傷得到了一定程度的緩解，但仍可見少量纖維斷裂和細(xì)胞空泡。 相比之下，接受SVST/MNBG治療的大鼠心肌組織結(jié)構(gòu)更為清晰，細(xì)胞核大小均一，纖維排列也更有序，表明負(fù)載了生物活性玻璃的新型藥物在修復(fù)受損心肌組織、改善心肌重塑方面具有更強(qiáng)的效果。

圖 各組大鼠心肌組織病理形態(tài)（×200，×400）。(a) 對(duì)照組，(b) 慢性心力衰竭組，(c) 沙庫巴曲纈沙坦片組，(d) 沙庫巴曲纈沙坦片/介孔納米生物活性玻璃組

細(xì)胞保護(hù)機(jī)制的深入探究

為揭示SVST/MNBG更優(yōu)療效的深層原因，研究進(jìn)一步探究了其對(duì)心肌細(xì)胞凋亡和自噬這兩個(gè)關(guān)鍵過程的影響。 通過Western Blotting蛋白印跡法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，SVST/MNBG能夠更顯著地上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，同時(shí)下調(diào)促凋亡蛋白Bax的表達(dá)，從而更有效地抑制心肌細(xì)胞的死亡。 另一方面，該藥物還能顯著上調(diào)Atg5、Beclin1和p62等自噬相關(guān)蛋白的水平，并降低LC3II/I的比值，這表明它能夠調(diào)節(jié)心力衰竭狀態(tài)下失衡的細(xì)胞自噬過程，恢復(fù)細(xì)胞的正常生理功能。 這一發(fā)現(xiàn)揭示了SVST/MNBG通過“凋亡-自噬”雙重調(diào)控通路來發(fā)揮其心肌保護(hù)作用。

澤攸科技ZEM系列掃描電鏡是一款集成度高、便攜性強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的科研設(shè)備。它具備快速抽真空、高成像速度、多樣的信號(hào)探測(cè)器選擇，適用于形貌觀測(cè)和成分分析，還能適配多種原位實(shí)驗(yàn)需求。該設(shè)備對(duì)安裝環(huán)境要求低，不挑樓層，操作簡(jiǎn)單，非專業(yè)人士也能快速上手，能夠更廣泛地應(yīng)用于新材料研發(fā)、生命科學(xué)、失效分析、工業(yè)質(zhì)檢等多個(gè)領(lǐng)域，為廣大科研院所和企業(yè)用戶提供了一套兼具高性能與高性價(jià)比的強(qiáng)大微觀表征解決方案。