本文要点：用于治疗结核病(TB)的传统抗生素存在耐药性和多种并发症等缺点。作者将分枝杆菌刺激的巨噬细胞膜包被纳米粒子上，用于治疗结核病。包被的纳米颗粒携带结核分枝杆菌的特异性受体，这使它们能够同时靶向结核性肉芽肿和内部结核分枝杆菌。通过1064 nm激光照射，这些纳米粒子产生的光热效应结核分枝杆菌，减轻了肺部的病理损伤和过度炎症，相比一线抗生素的联合治疗效果更好。这种精确的光热模式在NIR-IIb使用双靶向成像，为结核病治疗提供了新的策略。

近红外二区小动物活体成像系统

图1. 基于预激活巨噬细胞膜包被光热纳米粒子的结核病精确治疗诊断策略

作者合成了TPE-BT-BBTD，是一种目前已报道的所有AIE发光体中具有最长的吸收峰（接近1000 nm）的光热分子。通过纳米沉淀法将TPE-BT-BBTD分子封装在聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)核中，将M.marinum预刺激的巨噬细胞细胞膜包被到PLGA核上，形成BBTD@PM NPs。

静脉注射BBTD@PM NPs，能迅速聚集在肺部肉芽肿中并成功地在原地点亮了单个肉芽肿。在激光照射下，激活BBTD@PM NPs的光热行为能够靶向杀死结合分枝杆菌，并减轻肺组织的病理损伤和炎症水平。该策略优于联合使用四种一线抗生素，并可指导临床环境中对药物敏感和耐药结核病的管理。

为了获得M. marinum刺激的巨噬细胞，将M. marinum与RAW 264.7细胞共培养不同时间，巨噬细胞发生了明显的形态变化(图2a)。通过转录组学分析，发现M. marinum刺激的巨噬细胞富集与TB, PRRs和炎症相关(图2b)。进一步的分析显示，M. marinum刺激主要促进了PRRs的激活，尤其是TLRs，以及免疫和炎症反应(图2d)。作者还检测了巨噬细胞膜表面的TLRs，发现M. marinum刺激下TLR2、TLR4和TLR6基因的表达显著增加(图2j-m)。

图3. TPE-BT-BBTD和BBTD@PM NPs表征

TPE-BT-BBTD在THF溶剂中的极长吸收光谱(图3b)，可以在980和1064 nm的激光激发下产生荧光发射，在1064 nm的辐照下，TPE-BT-BBTD显示出荧光发射，光致发光(PL)强度在1305 nm左右(图3c)。随着水分数变化，TPE-BT-BBTD的PL强度相应增大，验证了其AIE性能(图3d)。TEM图像显示BBTD@PM NPs具有典型的球形核壳结构，且巨噬细胞膜成功地覆盖在PLGA核表面(图3f)。在生理盐水和FBS中，BBTD@PM NPs的大小几乎保持不变(图3g)，表明细胞膜的涂层有效地增强了NPs的尺寸稳定性。紫外-可见吸收光谱显示，由于封装了TPE-BT-BBTD，三种水溶液的吸收时间都很长，吸收峰红移至993 nm(图3h)。在1064 nm激光照射下，BBTD@PM NPs发出强烈的NIR-II荧光，在1323 nm和1542 nm处有两个发射峰(图3i)。此外，研究还评估了BBTD@PM NPs和对照NPs的光热性能。与PBS相比，在1064 nm激光照射下，所有三种类型的NPs都表现出强大的光热转换行为。

图4. BBTD@PM NPs对结核分枝杆菌的体外靶向和抗菌活性

首先，通过体外实验，发现BBTD@PM NPs能够特异性地结合结核分枝杆菌，而对其他细菌没有结合能力(图4d)。然后，通过活/死细菌活力测定，证实了BBTD@PM NPs在1064 nm激光照射下对结核分枝杆菌具有光热杀菌作用(图4e)。研究发现，BBTD@PM NPs与1064 nm激光联合使用能大规模破坏结核分枝杆菌，导致细菌广泛解体和破裂(图4f-h)。这一结果表明，该靶向光热杀菌策略导致耐药的可能性极低。

图5. 结核性肉芽肿和体内结核分枝杆菌的靶向NIR-IIb成像

对BBTD@PM NPs的体内NIR-IIb成像潜力进行评估。研究发现，BBTD@PM NPs在1064 nm照射下呈现出浓度依赖性的荧光发射(图5a)，并具有良好的组织穿透能力，组织穿透深度为9 mm(图5b)。在体内成像实验中，BBTD@PM NPs能够快速到达感染部位，选择性地积聚在肉芽肿中(图5f)，并具有精确的靶向和长期跟踪能力。与对照NPs相比，BBTD@PM NPs能够清晰地识别直径约0.2 mm的非常小的肉芽肿(图5i,j)。这种成像策略提供了比常规NIR-I成像高得多的分辨率，能够清晰识别肺组织中的肉芽肿。此外，DiO标记的BBTD@PM NPs成功进入肉芽肿的中心坏死部位，并与其中的mCherry标记的H37Ra杆菌结合(图5k,l)，表明其具有双重靶向能力。

为了全面评估了BBTD@PM NPs在体内的治疗效果，在H37Ra感染第21天肺部形成特征性肉芽肿后，对TB小鼠静脉注射PBS、BBTD@RBC NPs、BBTD@M NPs、BBTD@PM NPs或四种一线抗生素联合使用。经过1064 nm照射后，BBTD@PM NPs的杀菌能力显著高于其他处理，甚至大大高于一线抗生素的联合杀菌能力(图6a,b)。研究发现，BBTD@PM  NPs和1064 nm辐照治疗显著减轻了肺部弥漫性炎症和组织坏死(图6c)。肺组织TNF-α(图6d)和IFN-γ(图6e)免疫组化染色显示，BBTD@PM NPs和1064 nm辐照组的抗炎作用强，甚至高于抗生素联合治疗组。

作者介绍了可在 1,064 nm 处兴奋的预活化巨噬细胞样 BNP，病原体和病原体的双重靶向能力、极长的波长吸收、NIR-IIb荧光发射势和显着的光热性能。这些NPs可以实现肺部肉芽肿原位的高分辨率NIR-IIb成像，对结核分枝杆菌发挥光热杀伤作用，具有肺组织修复的功效，并具有抗炎活性。这种双重靶向和NIR-IIb成像引导的精确光热模式有望为制定临床环境中的结核病管理可行策略带来新见解。

参考文献

Li B, Wang W, Zhao L, Wu Y, Li X, Yan D, Gao Q, Yan Y, Zhang J, Feng Y, Zheng J, Shu B, Wang J, Wang H, He L, Zhang Y, Pan M, Wang D, Tang BZ, Liao Y. Photothermal therapy of tuberculosis using targeting pre-activated macrophage membrane-coated nanoparticles. Nat Nanotechnol. 2024 Feb 21.

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近红外二区小动物活体荧光成像系统 - MARS 

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