新研究：纳米肽水凝胶如何重塑中耳炎局部治疗？

中耳炎是儿科最常见的炎症性疾病之一，全球年诊疗量巨大。尽管传统的口服抗生素治疗方案（如阿莫西林）广泛应用，但仍存在疗效不足、耐药风险以及对儿童系统性影响等问题。对于反复发作或持续性中耳炎患者，常需通过手术置管缓解压力，从而增加医疗费用和患者痛苦。

鼓膜作为中耳与外耳道之间的天然屏障，厚度在30-230微米不等，具备多层角质化上皮，天然阻碍外用药物的有效穿透。因此，实现非侵入性、持久控释、穿透力强的经鼓膜药物传递成为中耳炎治疗的急需突破点。目前，化学渗透增强剂（Chemical Permeation Enhancers, CPEs）虽可提升药物跨膜效率，但可能伴随刺激或组织损伤，且制剂复杂。

近日，发表在International Journal of Nanomedicine杂志的一项题为“Dynamic Nanopeptide Assemblies for Trans-Tympanic Drug Delivery”的研究成果，首次提出利用动态自组装纳米肽结构作为鼓膜透药的多功能智能基质，精准控制药物释放并增强穿透能力。

该研究结合了纳米技术与药物控释的前沿理念，针对中耳炎（otitis media，OM）常见的临床难题，开发出一种既能高效跨膜递送药物又具备促渗透功能的纳米肽水凝胶体系，显著提升了经鼓膜递送抗菌药物的潜力，开拓了耳科局部给药的新思路。

研究方法

本研究利用标准Fmoc固相肽合成技术制备两种肽：主肽c16-AHL3K3-CO2H（简称PA）及其氨基标记的荧光标记肽c16-AHL3K2K(TAMRA)-CO2H（PA-TAMRA）。二者按10:1比例混合，实现药物载体及示踪功能。

PA肽在不同pH条件下呈现不同组装形态：pH7.4时保持胶束状态；pH>10时形成β-折叠富集的纤维状水凝胶网络。在水凝胶状态下负载环丙沙星（ciprofloxacin），可通过动态解离从纤维到胶束形态，逐步释放药物。

通过透析膜（孔径0.4μm）模拟鼓膜的选择性透过功能，评估肽组装体及载药释药性能。结合圆二色谱、荧光显微、AFM等多种表征技术，深入解析肽组装的结构及动力学。利用人表皮角质形成细胞模型，考察肽对细胞的穿透能力及毒性。

研究结果

1. 肽组装的结构与动态转变

采用AFM显微观察，pH>10时的PA肽形成纤维丰富的自支撑水凝胶，纤维宽度约为纳米尺度。酸碱环境变化驱动肽从一维纤维向零维胶束解离，且纤维网络解聚速度远慢于胶束，分别对应约190小时与40小时的解聚寿命，说明该肽组装具有时间可控的结构动态性。

图 自组装肽胶束和纳米纤维示意图及AFM形态图

图 （A）PA纳米肽胶束与纤维解离动力学曲线;（B）环丙沙星在多孔膜上的释放曲线对比

2. 药物控释性能

环丙沙星嵌入PA水凝胶后，在模拟鼓膜的透析膜上释放动力学明显减缓。自由环丙沙星溶液扩散释放的时间尺度为约18小时，而以PA纤维包裹的状态释放寿命延长至约70小时，显著提高了药物的滞留时间与穿透控释效率。

此外，添加负电表面活性剂SDS（已报道为渗透增强剂）加速胶体纤维的解离，药物释放半衰期介于纤维与胶束之间，表明二者协同调节释药速率，提供了未来按需调控的可能。

3. 细胞穿透及生物兼容性

荧光标记的PA肽分别以胶束与纤维形态与人表皮角质形成细胞共培养。低浓度（约10μM）时，肽粒子表面附着细胞膜附近，未明显破坏膜结构，显示良好生物相容性。高浓度（100μM）时，细胞膜通透性增强，细胞活性降低，提示剂量安全窗存在，符合局部用药要求。

嵌入环丙沙星后，药物的存在并未显著影响肽的细胞兼容性，且肽与药物协同作用保证了递送的细胞安全性。

图 荧光标记肽与表皮角质形成细胞共培养激光共聚焦显微镜图像

讨论

本研究创新开发的纳米肽自组装体系巧妙结合了药物载体和化学渗透增强两重功能。其缓慢解离的纳米纤维网络为鼓膜递送提供了理想的时间控释平台，有效延长了抗生素在鼓膜界面的作用时间，同时释放出的阳离子肽段作为CPPs（Cell Penetrating Peptides）增强细胞膜的渗透性，促进药物穿透。

与传统化学渗透增强剂复方相比，该单一组装体简化了制剂设计，降低了毒副作用风险。此基础上未来通过更改肽序列调节组装解离速率，可实现个体化及病情个性化定制的药物释放方案。

临床意义上，这种非侵入性透药策略有望从根本上替代或辅助手术干预，减少儿童及患者的痛苦和医疗经济负担。鉴于鼓膜的再生能力，短期的细胞膜通透增强不会造成不可逆损伤，为安全应用提供保障。

原始出处

Patel EA, Shah SV, Poulson TA, Fry HC, Jagasia AA. Dynamic Nanopeptide Assemblies for Trans-Tympanic Drug Delivery. International Journal of Nanomedicine. 2025;20:9301-9310. doi:10.2147/IJN.S507576