皮膚光老化表現(xiàn)為皮膚出現(xiàn)皺紋、松弛、粗糙、毛細(xì)血管擴(kuò)張,角質(zhì)形成細(xì)胞活力降低,屏障功能減弱,膠原蛋白和彈性纖維丟失。更嚴(yán)重的是,過(guò)度暴露于紫外線(UV)輻射會(huì)導(dǎo)致老年斑和惡性皮膚腫瘤,對(duì)人們的健康造成重大影響。信號(hào)多肽可有效使光老化皮膚恢復(fù)活力并促進(jìn)膠原蛋白合成。然而,絕大多數(shù)信號(hào)多肽的水溶性較低,給化妝品和藥物制劑的設(shè)計(jì)和配方帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。此外,由于其高分子量和強(qiáng)親脂性,皮膚滲透性差,這阻礙了它們的透皮或局部應(yīng)用。
離子液體作為綠色溶劑,通過(guò)納米載體設(shè)計(jì)顯著提升信號(hào)肽溶解度與透皮效率,降低毒性,實(shí)現(xiàn)靶向遞送。這種新型遞送系統(tǒng)融合納米技術(shù)與環(huán)保溶劑優(yōu)勢(shì),突破傳統(tǒng)遞送系統(tǒng)局限,為抗光老化領(lǐng)域提供了高效、安全的解決方案,助力信號(hào)肽在醫(yī)美和藥物開發(fā)中的臨床轉(zhuǎn)化。
針對(duì)上述問(wèn)題,南方醫(yī)科大學(xué)楊斌/劉強(qiáng)團(tuán)隊(duì)制備了具有良好生物相容性的天然甘草酸(GA)和氧化苦參堿(OMT)合成的生物活性離子液體(ILs),并優(yōu)化了GA-OMT(GAO)的組分比和內(nèi)在形成機(jī)理。隨后,制備了裝載棕櫚酰五肽-4(PAL-4)的GAO自組裝膠束(GAO/PAL-4-SM),構(gòu)建了一種創(chuàng)新性的遞送載體。在細(xì)胞和動(dòng)物光老化實(shí)驗(yàn)中,GAO/PAL-4-SM具有顯著的促進(jìn)膠原和透明質(zhì)酸再生、減輕炎癥和細(xì)胞凋亡、加速巨噬細(xì)胞M2極化,從而減輕皮膚皺紋和平衡皮膚彈性的能力。不僅解決了信號(hào)肽在經(jīng)皮遞送中的穩(wěn)定性和滲透性問(wèn)題,還為光老化的治療提供了一種高效、可行的新策略。該文章于2025年1月9日以《Bioactive Glycyrrhizic Acid Ionic Liquid Self-Assembled Nanomicelles for Enhanced Transdermal Delivery of Anti-Photoaging Signal Peptides 》為題發(fā)表于《Advanced Science》(DOI: 10.1002/advs.202412581)。
研究示意圖
(1)GAO離子液體的合成及形成機(jī)理
OMT上存在N?-O?配位鍵和C=O鍵(圖1a),GAO的制造過(guò)程如圖1a所示。GA和OMT以1:3摩爾比混合。1H NMR譜顯示,與純GA相比,混合后GAO的-COOH氫原子峰(12-13 ppm)消失,連接-COOH的氫原子峰(4-6 ppm)也消失(圖1b)。OMT的氫原子在位置9、11和22(2.8-3.6 ppm)的峰消失或位移,表明N?-O?上的氫原子振動(dòng)明顯。同時(shí),連接C=O的氫原子峰消失(圖1b),表明-COOH質(zhì)子已轉(zhuǎn)移。FTIR分析中,與純OMT相比,GAO的N?-O?峰(2988.74 cm?1)消失(圖1c),表明N?-O?是與GA連接的重要位點(diǎn)。DSC曲線顯示,185°C時(shí)出現(xiàn)吸熱峰,表明GAO離子液體發(fā)生相變并產(chǎn)生熱效應(yīng)。Tg曲線顯示,100°C下GAO質(zhì)量損失小于2.5%,證明其穩(wěn)定性(圖1d)。HPLC-MS結(jié)果表明,形成IL過(guò)程中未產(chǎn)生新物質(zhì)(圖1e),說(shuō)明GA和OMT主要通過(guò)物理交聯(lián)相互作用。GA含量增加未顯著改變C=O基團(tuán)位置和強(qiáng)度(圖1f)。GA和OMT的反應(yīng)機(jī)制和相互作用行為如圖1g所示。
圖1.GAO離子液體的合成、表征及形成機(jī)理。(a)GAO的制備過(guò)程及外觀(GA/OMT比例為1:3);(b)GA、OMT和GAO離子液體的1H NMR譜;(c)GA、OMT、物理混合物和GAO離子液體的紅外光譜;(d)GAO的DSC-Tg熱分析圖;(e)GAO離子液體的HPLC-MS分析;(f)不同GA/OMT比例(1:3、2:3、3:3、4:3)的GAO的1H NMR譜;(g)GAO的反應(yīng)機(jī)理
(2)GAO的流變性能和離子間相互作用
GA/OMT摩爾比為1:3的GAO表現(xiàn)出顯著的粘度特性。其剪切粘度隨剪切速率的增加而顯著降低(圖2a),并且隨著溫度的升高而降低(圖2b)。在三種不同摩爾比條件下,剪切應(yīng)力與剪切速率均呈良好的線性關(guān)系,表現(xiàn)為典型的牛頓流體(圖2b)。GA/OMT摩爾比為1:3的GAO的剪切粘度高于2:3和1:6的GAO,表明其分子間相互作用更強(qiáng)(圖2c)。分子動(dòng)力學(xué)模擬(MDS)分析表明,GA/OMT摩爾比為1:3的GAO的內(nèi)聚能密度(CED)值最高(5.26 × 10? Kcal mol?1),高于2:3(5.10 × 10? Kcal mol?1)和1:6(5.07 × 10? Kcal mol?1),說(shuō)明其分子間纏結(jié)和內(nèi)聚力更強(qiáng)(圖2d)。徑向分布函數(shù)(RDF)分析顯示,N?-O?或C=O與-COOH之間的RDF峰均集中在<4 ?區(qū)域,表明存在氫鍵相互作用,且N?-O?-H(-COOH)的RDF峰高度顯著高于C=O-H(-COOH),進(jìn)一步證明N?-O?是OMT中與-COOH結(jié)合的關(guān)鍵位點(diǎn)(圖2e)。密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明,GAO的集中靜電勢(shì)(ESP)接近零,范圍較低,表明其低極性和高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(圖2f,g)。獨(dú)立梯度模型(IGMH)分析顯示GA和OMT之間存在豐富的氫鍵(綠色區(qū)域),而范德華力(藍(lán)點(diǎn))較少,與RDF分析結(jié)果一致(圖2h)。分子中原子(AIM)分析表明GAO具有吸引力的離子相互作用,適用于滲透增強(qiáng)劑(圖2i)。
圖2.GAO離子液體的流變性能和離子相互作用研究。(a)GAO離子液體的剪切粘度;(b)剪切應(yīng)力隨剪切速率變化(25℃、35℃、45℃);(c)不同GA/OMT比例(1:3、2:3、1:6)的GAO剪切應(yīng)力隨剪切速率變化;(d)不同GA-OMT二元體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬(MDS)快照及CED值;(e)GA中-COOH的H原子與OMT的N?-O?或C中的O原子的距離分布函數(shù)(RDF);(f)ESP分析;(g)IGMH分析;(h)AIM分析(GA/OMT摩爾比為1:3)
(3)GAO的生物相容性、導(dǎo)電性和抗凋亡作用
CCK-8試驗(yàn)顯示所有組細(xì)胞存活率超過(guò)100%(圖3a),25-800 μg/mL濃度的GAO顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖(圖3a)。Live&Dead染色表明所有組細(xì)胞活性良好,呈亮綠色且無(wú)紅色(圖3b)。當(dāng)GA濃度低于800 μg/mL時(shí),HSF細(xì)胞存活率超過(guò)100%,表明OMT制成GAO后細(xì)胞毒性降低。豚鼠皮膚組織學(xué)切片(圖3c)顯示,GAO處理后皮膚無(wú)明顯病理變化,表皮和真皮未見壞死、糜爛、潰瘍或炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。GAO離子液體在5%-80%水稀釋范圍內(nèi)均勻分散,呈透明液體狀。電導(dǎo)率測(cè)試表明,GAO含量為20%時(shí)電導(dǎo)率最高,5%或10%時(shí)電導(dǎo)率未顯著降低,但高于40%時(shí)電導(dǎo)率顯著降低(圖3d),說(shuō)明水含量低于80%時(shí)GAO水溶液達(dá)到臨界點(diǎn),結(jié)構(gòu)和性質(zhì)未被破壞。細(xì)胞凋亡試驗(yàn)中,4.7%的HSF細(xì)胞處于壞死狀態(tài),對(duì)照組中26.85%的細(xì)胞處于晚期凋亡區(qū)(圖3e)。25 μg/mL和100 μg/mL的GAO可誘導(dǎo)晚期凋亡細(xì)胞向正常細(xì)胞和早期凋亡細(xì)胞轉(zhuǎn)化,且呈量效關(guān)系;400 μg/mL的GAO主要將晚期凋亡細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為早期凋亡細(xì)胞(圖3e),表明其具有抑制細(xì)胞凋亡的潛力,有利于抗光老化。
圖3.GAO離子液體的生物相容性、導(dǎo)電性和抗凋亡特性。(a)GAO(6.25-1600 μg/mL)孵育24小時(shí)后HSF細(xì)胞活力(n=6);(b)25、100、400 μg/mL GAO處理的HSF細(xì)胞活/死染色;(c)GAO-SM和GAO/PAL-4-SM對(duì)豚鼠背部皮膚的刺激特性(比例尺=400 μm);(d)不同含水量下GAO離子液體的電導(dǎo)率(n=3);(e)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)25、100、400 μg/mL GAO處理的HSF細(xì)胞凋亡
(4) GAO/PAL-4-SM的自組裝
GAO/PAL-4-SM的制備過(guò)程如圖4a所示。PAL-4(1 mg/mL)在水中微溶,混合物呈渾濁不透明液體;而GAO可顯著溶解PAL-4,形成澄清黃色液體,最小溶解度為20 mg/mL(圖4b)。GAO/PAL-4在蒸餾水中稀釋5、10和20倍后仍保持澄清透明,PAL-4濃度為1 mg/mL(圖4b)。動(dòng)態(tài)光散射(DLS)測(cè)量顯示,5% GAO/PAL-4-SM的納米直徑約為15.377 nm,多分散指數(shù)(PDI)為0.265(圖4c)。10% GAO/PAL-4-SM的納米尺寸未顯著變化,但PDI值更低,粒徑分布更均勻集中,表明更穩(wěn)定的納米系統(tǒng)(圖4d)。而20% GAO/PAL-4-SM的直徑和PDI值顯著增加,未能實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定和均勻的納米系統(tǒng)(圖4e)。GAO-SM濃度為5%、10%和20%時(shí),納米顆粒的zeta電位分別為?13.7 mV、?14.6 mV和?16.1 mV(圖4c-e)。透射電鏡觀察顯示三種膠束均為球形,粒徑與DLS結(jié)果一致(圖4f)。三種GAO/PAL-4-SM均表現(xiàn)出明顯的廷德爾光散射效應(yīng)(圖4c-e)。因此,選擇10% GAO/PAL-4-SM進(jìn)行臨界膠束濃度(CMC)、FTIR和X射線衍射分析。10% GAO/PAL-4-SM的CMC值為5 mg/g,驗(yàn)證了膠束納米結(jié)構(gòu)的存在(圖4g)。X射線衍射分析(圖4h)和FTIR(圖4i)結(jié)果表明PAL-4被很好地包封在GAO-SM中。
圖4.GAO/PAL-4-SM的自組裝。(a)GAO/PAL-4-SM的制備過(guò)程;(b)PAL-4在水和GAO-SM中的溶解度(5%、10%、20%);(c)5% GAO/PAL-4-SM的粒徑、zeta電位、PDI、粒徑分布及丁達(dá)爾效應(yīng);(d)10% GAO/PAL-4-SM的粒徑、zeta電位、PDI、粒徑分布及丁達(dá)爾效應(yīng);(e)20% GAO/PAL-4-SM的粒徑、zeta電位、PDI、粒徑分布及丁達(dá)爾效應(yīng);(f)不同膠束的TEM圖像(標(biāo)尺=50 nm);(g)10% GAO-SM的CMC值;(h)PAL-4、10% GAO-SM和10% GAO/PAL-4-SM的X射線衍射;(i)PAL-4、10% GAO-SM和10% GAO/PAL-4-SM的FTIR曲線
(5)GAO-SM對(duì)PAL-4滲透的促進(jìn)作用
PAL-4的累積透過(guò)量在24小時(shí)內(nèi)隨GAO濃度增加而顯著增加。10% GAO-SM使PAL-4滲透量達(dá)到對(duì)照組的5.64倍,但20% GAO時(shí)滲透量顯著下降(圖5a)。不同濃度GAO-SM處理后,PAL-4在皮膚中的蓄積量呈相似的促進(jìn)趨勢(shì),其中10% GAO對(duì)PAL-4保留的促進(jìn)作用最強(qiáng)(圖5b)。因此,選擇10% GAO-SM研究ILs-SM對(duì)PAL-4在不同皮膚層滯留的影響。與對(duì)照相比,10% GAO處理的皮下層中PAL-4保留量達(dá)到5.60倍(圖5c)。為了驗(yàn)證體外滲透結(jié)果,使用異硫氰酸熒光素(FITC)標(biāo)記PAL-4,觀察其在有無(wú)10% GAO-SM時(shí)的動(dòng)態(tài)滲透。GAO/PAL-4-SM處理的皮膚平均熒光強(qiáng)度顯著高于對(duì)照,尤其在6小時(shí)和9小時(shí)后(圖5d)。GA和OMT在皮膚中也有積累,10% GAO濃度下,SC層中GA和OMT的滲透率分別為45.5%和36.7%(圖5e、f、g)。這些成分在GAO與SC組分之間的相互作用中發(fā)揮了重要作用,促進(jìn)了松動(dòng)的SC屏障的形成。GAO-SM對(duì)PAL-4增強(qiáng)滲透作用的示意圖如圖5h所示。
圖5.GAO-SM對(duì)PAL-4透皮吸收和皮下滯留的促進(jìn)作用(24 h)。(a)PAL-4在5%、10%和20% GAO-SM中的體外滲透曲線;(b)PAL-4在有無(wú)GAO-SM條件下的全皮膚累積滲透量;(c)10% GAO-SM對(duì)PAL-4在角質(zhì)層(SC)和皮下層滯留的影響;(d)動(dòng)態(tài)熒光圖像顯示3、6和9小時(shí)內(nèi),有無(wú)10% GAO-SM的FITC標(biāo)記PAL-4的滲透特性;(e)不同濃度GAO ILs-SM中GA在全皮膚中的保留;(f)不同濃度GAO ILs-SM中OMT在全皮膚中的保留;(g)10% GAO-SM中GA和OMT在SC和皮下層的保留
(6)GAO-SM促進(jìn)PAL-4滲透的機(jī)理
從分子藥劑學(xué)角度研究了GAO離子液體對(duì)PAL-4促滲作用機(jī)制。FTIR分析顯示,SC脂質(zhì)(VasCH?和VsCH?)的伸縮振動(dòng)峰位于2920.40 cm?1和2849.78 cm?1,角蛋白的酰胺I和酰胺II峰聚集在1650-1500 cm?1之間(圖6a)。與對(duì)照相比,PAL-4滲透后SC脂質(zhì)峰和角蛋白峰均向更高溫度移動(dòng),而添加GAO-SM進(jìn)一步顯著促進(jìn)這種移動(dòng)(圖6b),表明GAO通過(guò)增加SC脂質(zhì)流動(dòng)性和改變角蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)削弱SC擴(kuò)散屏障。分子對(duì)接實(shí)驗(yàn)表明,OMT與角蛋白(8K8H)具有高相容性,而GA和PAL-4由于缺乏蛋白質(zhì)配體和溶解性差,不能很好地對(duì)接到角蛋白(圖6c)。GAO IL與三種SC脂質(zhì)(神經(jīng)酰胺II、二十四烷酸和膽固醇)的對(duì)接實(shí)驗(yàn)顯示,與FFA相比,Cer和CHO與GAO二元體系的混合能(Emix)顯著更低(圖6e),表明更高的相容性。1H NMR分析中,GA和OMT均引起C=O基團(tuán)碳原子(Cc=O)的藍(lán)移,OMT的藍(lán)移能力更強(qiáng)(圖6f)。綜上所述,GA和OMT協(xié)同作用引起SC脂質(zhì)中CHO和Cer的移動(dòng),OMT單獨(dú)導(dǎo)致角蛋白變性(圖6g),兩者共同增強(qiáng)GAO-SM與SC的相互作用和相容性,最終促進(jìn)PAL-4的滲透。
圖6.GAO促進(jìn)PAL-4滲透的機(jī)制研究。(a)PAL-4或GAO/PAL-4-SM處理豬皮24 h的紅外光譜;(b)DSC熱分析圖;(c)角蛋白殘基與OMT的二維對(duì)接(黑色箭頭表示與角蛋白殘基形成氫鍵的N?-O鍵);(d)GAO與Cer、FFA或CHO二元體系的最小能量三元構(gòu)象及混合能;(e)GAO與不同SC脂質(zhì)的混合能(條形圖表示平均值±SD,n=4,*p<0.0001);(f)GA或OMT處理24 h的Cer的13C NMR譜,13C NMR分析中Cer的羰基碳原子變化;(g)不同SC組分與GA或OMT之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)
如圖7a所示,PAL-4在GAO存在時(shí)部分滲透穿過(guò)SC脂質(zhì)膜,其余部分在5000 ns后被捕獲在脂質(zhì)中;而在無(wú)GAO時(shí),PAL-4分子在SC脂質(zhì)中積累或遠(yuǎn)離脂質(zhì)界面,與體外滲透研究結(jié)果一致(圖5)。GA和OMT將PAL-4分子拉至SC脂質(zhì)界面,并將其包裹成類似核-殼結(jié)構(gòu)的膠束,表明GAO通過(guò)提供拉動(dòng)效應(yīng)和納米膠束促進(jìn)PAL-4滲透(圖7b)。平均力勢(shì)(PMF)計(jì)算顯示,PAL-4在GAO/SC脂質(zhì)系統(tǒng)中穿透雙層脂質(zhì)屏障所需的拉力顯著低于純SC脂質(zhì)系統(tǒng)(圖7c)。Cer、CHO和FFA在GAO/脂質(zhì)體系中的密度分布顯示,CHO和Cer在脂質(zhì)層中間積累,而FFA分布均勻(圖7d),表明CHO和Cer為GAO結(jié)合提供了更多相互作用位點(diǎn),導(dǎo)致更高的混合能(圖6d,e)。GA和OMT更集中在皮膚-屏障界面處,而不是保留在溶液中(圖7d),進(jìn)一步證明它們協(xié)同減弱界面阻力以增強(qiáng)PAL-4滲透。PAL-4在GAO/SC脂質(zhì)系統(tǒng)中與脂質(zhì)基質(zhì)的相互作用力顯著弱于純SC脂質(zhì)系統(tǒng)(圖7e),表明擴(kuò)散阻力降低。PAL-4與GAO之間的相互作用顯著低于GAO與皮膚之間的相互作用(圖7e),表明GAO的滲透促進(jìn)作用主要通過(guò)影響脂質(zhì)屏障實(shí)現(xiàn)。摻入GAO后,PAL-4與Cer和CHO的相互作用增加,而與FFA的相互作用降低(圖7f)。GA陰離子與其他成分的相互作用類似于OMT陽(yáng)離子(圖7g),驗(yàn)證了它們?cè)诟纳茲B透方面的同等顯著作用(圖4g)。GA陰離子和OMT陽(yáng)離子與CHO和Cer的相互作用強(qiáng)于FFA(圖7g),與分子對(duì)接研究一致(圖6d,e)。GAO IL的滲透增強(qiáng)機(jī)制歸因于GAO與脂質(zhì)屏障(Cer和CHO)的更強(qiáng)相互作用,這顯著減弱了PAL-4與SC脂質(zhì)的相互作用,并以核-殼膠束方式將PAL-4分子向前拉入SC中(圖7h)。
圖7.PAL-4從GAO水溶液滲透通過(guò)SC屏障的分子動(dòng)力學(xué)(MDS)分析。(a)PAL-4在S1模型中的滲透動(dòng)態(tài)快照及局部放大;(b)PAL-4在S2模型中的滲透動(dòng)態(tài)快照及局部放大;(c)在S1和S2模型中拉動(dòng)PAL-4穿過(guò)脂質(zhì)屏障所需的拉力;(d)S1和S2中FFA、Cer、CHO、GA、OMT和PAL-4在Z方向上的密度分布;(e)S1和S2中不同組分之間的總相互作用力;(f)PAL-4與FFA、CHO和Cer之間的相互作用能;(g)GA陰離子或OMT陽(yáng)離子與其他組分之間的相互作用;(h)GAO離子液體通過(guò)向前拉動(dòng)PAL-4將其遞送到更深的皮膚層,增強(qiáng)與皮膚及納米尺寸的相互作用
(7)GAO-SM對(duì)PAL-4抗細(xì)胞光老化作用的影響
GAO-SM顯著促進(jìn)HSF細(xì)胞對(duì)FITC標(biāo)記的PAL-4的攝取,細(xì)胞攝取量約為對(duì)照組的兩倍(圖8a)。PAL-4顯著提高HA含量,GAO-SM與PAL-4聯(lián)合使用時(shí)HA含量進(jìn)一步增加(圖8b)。GAO-SM單獨(dú)處理顯著提高Col-I含量,PAL-4表現(xiàn)出更高的增加Col-I能力,GAO增強(qiáng)PAL-4對(duì)Col-I產(chǎn)生的促進(jìn)作用(圖8c)。在紫外線誘導(dǎo)的光老化HSF細(xì)胞模型中,GAO/PAL-4-SM顯著恢復(fù)HA和Col-I含量(圖8d)。光老化細(xì)胞表現(xiàn)出更高的ROS和TNF-α水平,更低的SOD活性;GAO/PAL-4-SM顯著降低ROS(圖8e)和TNF-α(圖8g)水平,提高SOD活性(圖8f),而單獨(dú)的GAO-SM和PAL-4僅降低TNF-α水平。在紫外線誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)中,紫外線照射使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為晚期凋亡細(xì)胞(25.29%)和壞死細(xì)胞(33.57%)(圖8h)。PAL-4顯著降低晚期凋亡和壞死細(xì)胞比例,GAO-SM將晚期凋亡細(xì)胞轉(zhuǎn)化為早期凋亡細(xì)胞和正常細(xì)胞,但對(duì)壞死細(xì)胞無(wú)作用。GAO-SM與PAL-4聯(lián)合應(yīng)用在降低晚期凋亡和壞死細(xì)胞比例方面表現(xiàn)出最高的功效(圖8h)。
圖8.GAO-SM增強(qiáng)PAL-4對(duì)HSF細(xì)胞的抗光老化作用。(a)10% GAO-SM對(duì)FTIR標(biāo)記PAL-4在HSF細(xì)胞內(nèi)分布的影響;(b)GAO-SM、PAL-4或兩者處理后HA細(xì)胞內(nèi)水平;(c)GAO-SM、PAL-4或兩者處理后Col-1細(xì)胞內(nèi)水平;(d)UV暴露后GAO-SM、PAL-4或兩者處理的Col-1細(xì)胞內(nèi)水平;(e)UV暴露后GAO-SM、PAL-4或兩者處理的HSF細(xì)胞內(nèi)ROS水平;(f)UV暴露后GAO-SM、PAL-4或兩者處理的HSF細(xì)胞內(nèi)SOD水平;(g)UV暴露后GAO-SM、PAL-4或兩者處理的HSF細(xì)胞內(nèi)TNF水平;(h)GAO-SM、PAL-4或GAO/PAL-4-SM處理HSF細(xì)胞后的細(xì)胞凋亡研究
(8)GAO-SM對(duì)PAL-4抗C57/BL 6小鼠光老化作用的影響
建立了C57/BL 6小鼠皮膚光老化模型,采用UVA和UVB聯(lián)合照射以評(píng)價(jià)GAO-SM對(duì)PAL-4體內(nèi)抗光老化作用的增強(qiáng)效果。與對(duì)照組相比,照射4周后,模型組皮膚出現(xiàn)明顯皺紋、脫皮、干燥、粗糙、色素沉著和皮革樣外觀(圖9b)。PAL-4組皮膚仍表現(xiàn)出脫屑、粗糙、色素沉著和革質(zhì),表明其無(wú)法逆轉(zhuǎn)光老化皮膚,可能由于其皮膚滲透性較差。而GAO/PAL-4-SM組皮膚顯示出更少的皺紋和革質(zhì),更保濕、光滑且有彈性,與正常組相似。各組背部皮膚縱切片用于HE染色(圖9c)和Masson三色染色(圖9d),以評(píng)估表皮厚度、炎性浸潤(rùn)和膠原再生。治療2周后測(cè)量各組真皮厚度。HE染色結(jié)果顯示,模型組表皮最厚,伴有過(guò)度角化(圖9e),導(dǎo)致皮膚粗糙和革質(zhì)。照射4周后,真皮內(nèi)出現(xiàn)明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。維生素C或GAO/PAL-4-SM治療組的皮膚表皮變薄,角質(zhì)化程度降低,炎癥浸潤(rùn)減少,更接近正常皮膚組織。純GAO-SM或PAL-4治療也能緩解這些癥狀,但效果不如GAO/PAL-4-SM顯著,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了它們的協(xié)同效應(yīng)。
圖9.GAO增強(qiáng)PAL-4對(duì)光老化皮膚的修復(fù)效果。(a)UV照射及藥物處理時(shí)間線;(b)不同時(shí)間點(diǎn)光老化皮膚的代表性圖像(綠色箭頭:脫屑;紅色箭頭:皺紋和皮革樣皮膚;粉色箭頭:色素沉著);(c)H&E染色;(d)4周后光老化皮膚的Masson三色染色(黑色箭頭:表皮;標(biāo)尺=400 μm);(e)表皮厚度測(cè)量(基于H&E染色);(f)膠原蛋白相對(duì)含量(基于Masson染色);(g)各組大鼠皮膚勻漿中Col-I、HYP、HA、GSH、MDA和SOD的含量測(cè)定
在免疫熒光檢查中,GAO/PAL-4-SM處理的背部皮膚中TNF-α水平顯著低于GAO-SM和純PAL-4(圖10a,f)。模型組膠原纖維含量減少、排列混亂且分布不均勻,導(dǎo)致皮膚出現(xiàn)皺紋和松弛(圖9d,f)。GAO/PAL-4-SM處理后,膠原纖維排列和含量恢復(fù)到正常水平,顯示出改善膠原含量損失的潛力。而純PAL-4和GAO-SM的改善能力較弱。天狼星紅染色顯示,GAO/PAL-4-SM顯著上調(diào)Col-I表達(dá)并降低膠原III比例,而PAL-4不能增加Col-I/膠原III比例(圖10b)。ELISA定量顯示GAO/PAL-4-SM顯著促進(jìn)Col-I含量(圖9g)。羥脯氨酸(HYP)作為Col-I的關(guān)鍵成分,其含量在GAO/PAL-4-SM處理后顯著增加(圖9h)。GAO/PAL-4-SM顯著提高透明質(zhì)酸(HA)的產(chǎn)生和更新能力,與維生素C相當(dāng)(圖9i)。氧化應(yīng)激標(biāo)志物檢測(cè)顯示,模型組MDA水平降低,SOD和谷胱甘肽水平增加(圖9j-l)。GAO/PAL-4-SM處理后,這些指標(biāo)恢復(fù)正常,而PAL-4僅對(duì)MDA水平有顯著效果(圖9j-l)。免疫組織化學(xué)檢測(cè)表明,紫外線照射增加表皮中切割的caspase-3數(shù)量,而GAO/PAL-4-SM顯著抑制其表達(dá)(圖10c,g)。GAO/PAL-4-SM顯著降低CD11c陽(yáng)性巨噬細(xì)胞百分比,增加CD206陽(yáng)性巨噬細(xì)胞百分比,與陽(yáng)性對(duì)照相當(dāng)(圖10d-i)。這些結(jié)果表明GAO/PAL-4-SM在促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化和抗光老化方面具有重要作用(圖10j)。
圖10.GAO增強(qiáng)PAL-4對(duì)紫外線誘導(dǎo)的C57/BL6光老化小鼠的抗光老化作用。(a)TNF-α免疫熒光染色(比例尺=250 μm);(b)Col-I和III型膠原蛋白的天狼星紅染色(比例尺=50 μm,黃色至紅色代表Col-I,綠色代表III型膠原蛋白);(c)裂解的caspase-3免疫組織化學(xué)染色(比例尺=250 μm);(d)CD11c免疫熒光染色(比例尺=250 μm);(e)CD206免疫熒光染色(比例尺=250 μm);通過(guò)ImageJ軟件評(píng)估(f)TNF-α、(g)裂解的caspase-3、(h)CD11c和(i)CD206表達(dá)的平均熒光強(qiáng)度;(j)GAO-SM增強(qiáng)PAL-4抗光老化作用的分子機(jī)制示意圖
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種新型、簡(jiǎn)便、天然的GAO ILs自組裝膠束,以增強(qiáng)信號(hào)肽的皮膚滲透性和抗光老化作用。GA/OMT摩爾比為1:3的GAO ILs表現(xiàn)出最高的粘度和分子間力,其形成主要由OMT的N+-O?和GA的-COOH之間的離子鍵相互作用和氫鍵相互作用驅(qū)動(dòng)。在GAO ILs的作用下,肽的難溶性得到顯著改善。此外,GAO ILs具有顯著的抗凋亡活性和生物相容性,成功構(gòu)建了GAO/PAL-4-SM透皮給藥系統(tǒng),其直徑約為15 nm,呈球形。經(jīng) 10wt% GAO-SM處理后,PAL-4的皮膚滲透性和皮下滯留率顯著提高。同時(shí),部分GA和OMT也聚集在SC層中,為GAO與SC成分的相互作用奠定了基礎(chǔ)。為設(shè)計(jì)治療各種皮膚病的高效IL透皮給藥系統(tǒng)提供方法參考和理論支持。
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