> 当科学遇见厨房,日常食材也能成为治病救人的“神兵利器”。
近年来,纳米技术在生物医学领域掀起了一场静默的革命。当科学家们将目光投向厨房里最普通的食材时,一个有趣的发现诞生了——紫色甘薯,这种寻常餐桌上的“颜值担当”,竟然能通过纳米技术变成高效低毒的抗炎“神药”。

近日,来自南通大学附属医院陈鑫博士团队在国际权威期刊 《Journal of Nanobiotechnology》 (中科院一区Top,IF=12.6)上发表了一项令人瞩目的研究成果。他们以紫色甘薯为原料,成功合成了一种名为“CPP-CDs”的碳点纳米材料,为对抗致命的“炎症风暴”开辟了一条全新的道路。

图表 1CPP-CD的合成及其在急性炎症治疗中的应用
1 危在旦夕的“炎症风暴”
革兰氏阴性菌,这种细菌细胞壁中的脂多糖(LPS)成分,能激活人体免疫系统释放大量炎症因子,引发所谓的 “细胞因子风暴” 。
在这场风暴中,本应保护我们的免疫系统变成了攻击自身的武器——全身性炎症失控,多器官接连衰竭,死亡率极高。传统抗生素面临日益严重的耐药性问题,而激素类药物往往伴随着严重的毒副作用。
需要一种全新的治疗策略——既能有效抑制过度炎症,又不伤及正常组织。紫色甘薯,恰恰给出了答案。
2 从田间到实验室:紫色甘薯的华丽转身
紫色甘薯富含多酚、花青素等天然抗炎成分,但这些成分生物利用度低、稳定性差,难以直接用于临床。研究团队巧妙地采用水热法,将紫薯粗提物转化为功能化的碳点纳米材料(CPP-CDs)。
透射电镜显示,这些碳点呈均匀球形,平均尺寸为3.5纳米。X射线光电子能谱证实其表面富含活性基团(C=O和-OH),为后续的抗炎作用奠定了物质基础。值得注意的是,量子产率从原材料的低水平提升至8.45%,且完整保留了前体的芳香环结构。
一个有趣的对比实验揭示了原料选择的关键性:在三种紫薯衍生碳点中,仅块茎来源的CPP-CDs能显著抑制促炎细胞因子的表达。

图表 2三碳点对抑制LPS诱发炎症的影响
(三种碳点CD:CPP-CD,CDs1:茎叶提取物,CDs2:紫薯残渣)
3 精准打击:四条通路协同作战
研究团队通过LPS诱导的巨噬细胞炎症模型和小鼠验证模型,首次揭示了CPP-CDs通过多条信号通路协同发挥抗炎作用。
在LPS刺激的骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)中,CPP-CDs(1 mg/mL)使促炎细胞因子IL-1β的分泌降低了67.3%,同时将细胞内ATP水平恢复至对照组的82%。
更深层次的机制研究发现,CPP-CDs通过抑制TLR4表达,减少p-P65核转位,从而有效阻断NF-κB信号传导。更关键的是,CPP-CDs通过调节Ca²⁺稳态,抑制NLRP3炎症小体组装,减少GSDMD剪切和焦亡小体形成。

图表 3CPP-CD调控巨噬细胞中LPS诱导炎症反应的机制示意
一句话总结:CPP-CDs从四个维度协同作战——抑制促炎细胞因子、清除活性氧、阻断焦亡通路、促使巨噬细胞从促炎M1型向抗炎M2型转化,将失控的免疫系统拉回正轨。
4 惊人的转化:存活率从0到66.7%
体外实验结果令人振奋,但真正考验材料价值的是体内治疗。
在5 mg/kg LPS诱导的小鼠炎症模型中,未经治疗的对照组在72小时内存活率降至0%——所有小鼠均死于严重的炎症反应。
而CPP-CDs(30 mg/kg)治疗组,72小时存活率被奇迹般地提升至67%。
组织病理学检查进一步证实了治疗效果。H&E染色显示,在CPP-CDs治疗组中,这些炎症损伤显著减少,结肠和肝组织结构更完整,炎症细胞浸润减少,显著降低了结肠和肝损伤评分。

图表 4LPS诱导小鼠模型中CPP-CD的体内抗炎效果
5安全第一:低毒性的天然优势
任何药物都不能以牺牲安全性为代价换取疗效。CPP-CDs的天然来源赋予了其先天的安全性优势。
连续12天给药后,小鼠的肝肾功能指标(ALT/AST)未出现任何异常。体内外实验均证实了其优异的生物相容性,没有观察到显著的毒性反应。
这种“高效低毒”的特性,使CPP-CDs具备了替代传统抗生素的巨大潜力,为下一代抗炎药物的研发提供了全新路径。

图表 5CPP-CD的安全评估


于涛
沈阳药科大学2025级药学院药物分析学硕士研究生
参考文献:Jiang, J., Pan, Z., Su, Y. et al. Carbon dots from purple sweet potato as a promising anti-inflammatory biomaterial for alleviating the LPS-induced inflammation in macrophages. J Nanobiotechnol23, 397 (2025).
撰文|于涛
编辑|赵优美 武晓然
审校|林国华
核发|赵龙山
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