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水凝胶因其能够实现对抗原可利用性的可控调节，已成为极具吸引力的疫苗递送平台。然而，不同水凝胶环境如何影响载有 mRNA 的脂质纳米颗粒（mRNA LNP）的释放及其功能，仍然知之甚少。在本研究中，我们考察了从四种代表不同交联机制的水凝胶体系中释放出的 LNP 的释放行为、稳定性、细胞摄取以及转染能力，这四种体系分别为：共价交联的聚乙二醇（PEG）、离子交联的海藻酸盐、温度响应型 Poloxamer 407（P407）以及基于蛋白质的 Matrigel/胶原水凝胶。 所有水凝胶均可在数天内实现 LNP 的释放，但其动力学过程强烈依赖于水凝胶组成和聚合物浓度。除 Matrigel/胶原体系外，所有类型的水凝胶均可实现 LNP 的定量回收；在 Matrigel/胶原体系中，限制因素是不完全的基质溶解。较低的聚合物浓度通常会加快纳米颗粒的释放。PEG 表现出最高的释放动力学可调性；与此同时，掺入 LNP 中的荧光染料 DiI 的回收率下降至约 80%，表明发生了部分染料泄漏。海藻酸盐水凝胶中 DiI 的回收率低于 50%，且释放后颗粒粒径分布更宽，而 P407 水凝胶则在较大程度上保持了 LNP 的特性。尽管从 Matrigel/胶原水凝胶中的定量回收受到限制，但释放出的 LNP 仍可被细胞 readily 摄取。值得注意的是，从低浓度和中等浓度 Matrigel/胶原水凝胶中释放的 LNP，其 eGFP 表达水平约为未嵌入水凝胶的 mRNA LNP 的 80–90%。 重要的是，细胞摄取和转染实验表明，所有研究的水凝胶均可释放具有生物活性的 mRNA LNP，并能够介导蛋白表达。此外，我们的研究结果表明，水凝胶组成是决定 mRNA LNP 释放、稳定性及功能性递送的关键因素。本研究为开发基于水凝胶的 mRNA 递送系统提供了设计原则，旨在实现持续的抗原可利用性和延长的疫苗应答。
水凝胶已成为极具吸引力的疫苗递送平台，因为其能够对抗原可及性进行可控调节。然而，不同水凝胶环境如何影响负载 mRNA 的脂质纳米颗粒（mRNA LNP）的释放及功能，仍然知之甚少。在本研究中，我们考察了从四种代表不同交联机制的水凝胶体系中释放的 LNP 的释放行为、稳定性、细胞摄取以及转染能力：共价交联的聚乙二醇（PEG）、离子交联的海藻酸盐、温度响应型 Poloxamer 407（P407）以及基于蛋白质的 Matrigel/胶原水凝胶。所有水凝胶均可在数天内实现 LNP 的释放，但其动力学强烈依赖于水凝胶组成和聚合物浓度。除 Matrigel/胶原体系外，均可从所有类型的水凝胶中定量回收 LNP；在 Matrigel/胶原体系中，不完全的基质溶解是限制步骤。较低的聚合物浓度通常会加快纳米颗粒的释放。PEG 提供了最大的释放动力学可调控性；同时，LNP 所包载的荧光染料 DiI 的回收率下降至约 80%，表明存在部分染料泄漏。海藻酸盐水凝胶中 DiI 的回收率低于 50%，且释放后颗粒粒径分布更宽，而 P407 水凝胶在很大程度上保持了 LNP 的特性。尽管从 Matrigel/胶原水凝胶中的定量回收受到限制，释放出的 LNP 仍然易于被细胞摄取。值得注意的是，从低浓度和中等浓度 Matrigel/胶原水凝胶中释放的 LNP，其 eGFP 表达量约达到未嵌入水凝胶的 mRNA LNP 的 80–90%。重要的是，细胞摄取和转染实验表明，所有研究的水凝胶均能释放具有生物活性的 mRNA LNP，并能够介导蛋白表达。此外，我们的研究结果表明，水凝胶组成是决定 mRNA LNP 释放、稳定性和功能递送的关键因素。本研究为开发基于水凝胶的 mRNA 递送系统提供了设计原则，以实现持续的抗原可及性和延长的疫苗应答。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.13.741169v1?rss=1
🏷️ 水凝胶递送 mRNA脂质纳米颗粒 交联机制 释放动力学 转染效率 疫苗递送