北京大学林志强AFM：磁场驱动的铈纳米系统靶向线粒体治疗缺血性脑卒中

缺血性中风是全球成人死亡的第二大原因，当前的标准治疗方法，如溶栓治疗和机械取栓，虽能恢复脑血流，但很多患者仍会面临永久性残疾和神经系统的继发性炎症损伤。这主要是因为缺血再灌注（I/R）会引发氧化应激，导致线粒体功能障碍和小胶质细胞异常激活，进一步加重神经元损伤。

北京大学林志强研究员团队开发了一种磁场驱动、靶向线粒体的二氧化铈纳米系统（MMTCe），有效改善缺血性中风的治疗效果。

本文要点：

（1）该系统通过将磁性纳米粒子通过巯基-马来酰亚胺反应锚定在细胞膜上，借助外部磁场实现高效的脑靶向递送。同时，二氧化铈纳米粒子（Ce NPs）凭借其独特的氧化还原特性，在Ce³ ⁺ 和Ce ^{⁴ ⁺} 之间循环转换，能够有效清除活性氧（ROS），并诱导小胶质细胞从促炎的M1型向抗炎的M2型极化，从而调节炎症反应。此外，三苯基膦（TPP）通过配位键结合在Ce NPs表面可引导纳米系统靶向线粒体，而BV2细胞膜则赋予其仿生特性，增强生物相容性并促进其穿透血脑屏障（BBB）。

（2）在体外实验中，MMTCe展现出卓越的ROS清除能力，其超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）模拟活性优于未修饰的纳米粒子。在穿越BBB和靶向神经元细胞方面，MMTCe表现出色，相比非磁性纳米粒子，其在PC12细胞中的荧光强度显著更高，表明其具有更强的BBB穿透性和神经元摄取能力。进一步研究发现，MMTCe能够有效靶向线粒体，恢复线粒体膜电位，提高谷胱甘肽过氧化物酶（GSH - Px）和ATP水平，降低丙二醛（MDA）水平，减轻氧化应激和炎症反应，对神经元起到保护作用。体内实验采用大鼠大脑中动脉闭塞（MCAO）诱导的I/R损伤模型，结果显示，MMTCe在脑内的聚集效果显著优于其他纳米系统，能够显著减少脑梗死体积，改善BBB完整性，减轻脑水肿，促进线粒体形态恢复，减少神经元凋亡。行为学评估表明，接受MMTCe治疗的大鼠在Morris水迷宫测试、棒旋转测试和黏附去除测试中表现优异，其神经和运动功能得到有效恢复。

参考文献：

J. Liao, W. He, S. Zhang, J. Wang, H. Cheng, L. Gong, Y. Li, Y. Sun, D. Lu, C. Zhang, Y. Lu, Q. Zhang, Z. Lin, Magnetic Field Driven Ceria Nanosystems for Mitochondria Targeted Therapy of Ischemic Stroke. Adv. Funct. Mater. 2025, 2423291.

DOI: 10.1002/adfm.202423291

https://doi.org/10.1002/adfm.202423291

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