干细胞-纳米药载协同新体系及其抗蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛的实验研究

Cerebral vasospasm (CVS) is the most serious complication and lethal factor of subarachnoid hemorrhage (SAH). The clinical therapy merely relax contracture and lack effect of revascularization, even have side effects. This project will base on the idea of systemic therapy and propose the synergistic treatment, which consist of stem cells and nanocarrier, to aim at the crucial mechanisms of CVS. The synergistic system of the targeted treatment for CVS is effectively integrated by nimodipine, which is the medicine for anti-spasm, and mesenchymal stem cells (MSCs) via nanotechnology. The system not only exert effects of MSCs and nimodipine, which are include focal tropism, anti-inflammatory, revascularization and anti-spasm, but also overcome the deficiencies of the drug and MSCs. The sustained release nimodipine nanorcarriers are prepared by polydopamine, and then combined with MSCs via internalization. Thus, synergistic system of stem cells-nanocarriers is complete. In vitro vessel culture model will be used as investigation of anti-vasoconstriction. In vivo delivery, therapeutic effect and revascularization are evaluated by wistar rat SAH model. This study not only provides new theoretical basis in CVS therapy via nanocarriers and stem cells, but also develop a synergistic system for CVS treatment. It will lays experimental foundation for new therapeutic method of CVS after SAH.

脑血管痉挛（CVS）是蛛网膜下腔出血（SAH）主要的并发症和致死因素。临床治疗仅能缓解痉挛，无法重建血管结构功能，并存在副作用。本项目依托体系化治疗思路，针对CVS关键发病机制，提出纳米药物加干细胞治疗的新构想。通过纳米药载技术将解痉药物尼莫地平与间充质干细胞（MSCs）有效整合并构建靶向干预CVS的协同体系。在发挥MSCs病灶趋向性，抗炎，血管组织重建和尼莫地平解痉效果的同时克服药物难以治本，干细胞无法快速解痉的不足。首先制备聚多巴胺尼莫地平缓释纳米药载，通过内化作用积累于MSCs内，以此获得干细胞-纳米药载协同体系，并通过血管培养模型初步检测其体外抗痉挛作用，大鼠SAH模型评价其在体靶向递送、痉挛缓解及血管组织修复等方面的效果。本课题不仅从理论上提出纳米药物加干细胞对CVS进行体系化治疗的新思路，并且构建一种针对该病靶向干预的协同新体系，将为研发新的SAH后CVS治疗方法奠定研究基础。

本项目依托体系化治疗的思路，通过干细胞-纳米药载协同体系对脑血管痉挛的关键发病机制进行干预。以聚多巴胺（PDA）为主要包材，将临床解痉药物尼莫地平通过自组装制备获得具有长效循环，控制释放，高生物利用度，低毒副作用的纳米载体，并将其通过内化作用有效积累于干细胞（SCs）内，从而获得设想中的协同治疗体系。在项目实施过程中，研究团队制备了不同粒径的PDA载药纳米颗粒，并对它们的稳定性、包载能力和体外释放性能进行测试，不同纳米载体性能存在一定差异，其中250 nm级别纳米颗粒展现出较为均衡的性能，被选做进一步使用。之后利用体外培养的细胞系及血管组织模型对SCs-纳米药载协同体系的细胞毒性，内化效果进行了测试，结果发现PDA纳米载体可以有效降低尼莫地平对的细胞毒性，也可实现长效释放，内化检测中SCs-纳米药载协同体系可有效将负载物积累至内皮损伤的动脉血管壁内。之后通过体外高细胞因子培养，成功建立了体外培养血管痉挛组织模型，在去甲肾上腺素（PE）的刺激下，血管组织会发生痉挛性收缩。之后在该组织模型上SCs-纳米药载协同体系的治疗效果进行评估，其中PDA纳米药载具有和游离尼莫地平一致的血管舒张效果，将血管组织与干细胞共孵育也可一定程度上缓解痉挛发生，SCs-纳米药载协同体系则展现出更为强劲的解痉效果，基本达到预想指标。项目的主要障碍存在于体内检测方面，蛛网膜下腔出血模型的构建基本成熟，需要相关大型设备支持进一步测试，目前已经开展其他方式的测试。值得注意的是，研究团队在本项目推进的同时，依托项目中的PDA纳米构建技术，利用自组装功能成功开发出多种具有丰富功能的纳米载体，包括多种药物的纳米制剂，用于肿瘤诊疗的多功能纳米载体以及具有级联释放功能的纳米递送系统，发表多篇研究论文并申请专利。此外，在项目研究过程中还自创多种实用动物实验工具并获批专利。本项目执行程度较好，之后还有继续探索开发的价值。