基于石墨烯量子点构建诊疗一体纳米载药体系在糖尿病性视网膜病变中的应用和机制研究

Diabetic retinopathy (DR) is the most common ocular microvascular complication in diabetic patients, and it is one of the main causes of blindness in the working age group. There is no effective cure method. Fundus angiography is an important means of screening and follow-up. Oxidative stress is considered to be a key cause of DR. In our previous studies, we found that the bioactive peptide Tyr-Ala (YA) is effective against high glucose-induced increase in intracellular ROS levels and maintains mitochondrial membrane potential at normal levels in high glucose environments, presumably through p66shc The pathway works and can be used to treat DR. However, biopeptides have a short half-life in vivo and are easily degraded. This study is based on the dual function of the graphene quantum dot with carrier and luminescence, combined with the functional peptide YA and the targeting peptide RGD, to establish a comprehensive YA-GQDs-RGD nano drug delivery system, from the early intervention of DR development, timely stop DR The occurrence of development and tracking shows the state of retinal blood vessels. It explores the effects and signaling pathways of anti-oxidative stress from various levels of protein, cells and animals, and provides more therapeutic methods and means for the clinical diagnosis and treatment of ophthalmology.

糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病患者最常见的眼部微血管并发症，是工作年龄组人群的主要致盲原因之一，目前尚无有效的根治方法。眼底血管造影是筛查检出、随访复诊的重要手段。氧化应激被认为是DR发病的关键性起因。我们在前期研究中发现，生物活性肽Tyr-Ala （YA）可有效对抗高糖引起的细胞内ROS水平升高，并可于高糖环境中维持线粒体膜电位处于正常水平，推测其可能通过p66shc通路起作用，可用于治疗DR。但生物肽在体内半衰期短，易降解。本研究拟基于石墨烯量子点具备载体和发光双重功能，结合功能肽YA和靶向肽RGD，建立诊疗一体的YA-GQDs-RGD纳米载药体系，从DR的发展早期介入干预，及时中止DR的发生发展，并跟踪显示视网膜血管状态。从蛋白、细胞、动物多个层次探索其抗氧化应激的作用效果和信号通路，为眼科临床抗眼底病诊疗提供更多的治疗方法与手段。

糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病患者最常见的眼部微血管并发症，是工作年龄组人群的主要致盲原因之一，目前尚无有效的根治方法。氧化应激被认为是DR发病的关键性起因。本研究从DR发病的源头介入，以石墨烯量子点（GQDs）结合抗氧化应激的生物活性肽Tyr-Ala（YA）和靶向肽RGD，成功制备了YA-GQDs-RGD纳米载药体系，生物相容性好，通过纳米材料的载药方式较好地克服了小分子肽在体内易分解、半衰期短的缺点并达到缓释的作用。YA-GQDs-RGD纳米载药体系具有稳定的药物缓释能力，可缓慢释放功能肽YA保持有效药物浓度60天左右。建立体外细胞高血糖损伤模型，检测线粒体膜电位下降、细胞ROS水平可上升40%、细胞凋亡增加20%。YA-GQDs-RGD纳米载药体系可以通过维持线粒体膜电位在正常水平，快速降低细胞在高糖环境下产生过量的ROS，恢复ROS至正常水平及以下，减少ROS增高引起的细胞死亡和凋亡，维持细胞的正常数量和状态，从而实现预防性治疗DR的效果。本研究证实纳米载药体系YA-GQDs-RGD能够通过激活Akt/信号通路，减少促凋亡蛋白p66Shc和细胞因子的产生，从而保护细胞与机体免受氧化损伤。将YA-GQDs-RGD应用于糖尿病视网膜变性动物模型上，改善了视网膜功能细胞视觉信号传导的能力，ERG检测显著提高了糖网小鼠已降低的a 波、b波和OPs波的波幅，减少了视细胞的损伤，保护了视功能。眼底荧光造影可见糖网小鼠出现荧光渗露和新生新管，而YA-GQDs-RGD治疗组糖尿病小鼠眼底无异常。证实了YA-GQDs-RGD纳米载药体系在体内也具有良好的预防性治疗DR的效果。因此，纳米载药体系YA-GQDs-RGD是一种通过长效稳定抗氧化应激对糖尿病性视网膜病变预防性治疗的新型纳米药物，为眼科临床抗眼底病治疗提供更多的治疗方法与手段。