华中科技大学讯 近日，药学院谭松巍教授团队与同济医院泌尿外科刘继红教授、江弘炀副教授团队展开深度交叉学科合作，在肾结石治疗领域取得重要突破。研究成果以“迭代设计的载雷公藤红素多功能碳点纳米药物用于肾结石的靶向递送与联合治疗”（Iterative-Designed Multifunctional Carbon Dots Nanodrug for Celastrol Loading, Targeting Delivery, and Combination Therapy of Kidney Stones）为题，于1月19日发表在国际学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。
肾结石作为一种高发病率且高复发率的泌尿系统疾病，长期困扰着全球患者。目前，临床药物治疗高度依赖枸橼酸类药物，但其存在靶向性差、需大剂量服用及副作用明显等局限，且临床上尚缺乏能有效预防结石形成的药物。
——迭代设计：构建“药物-辅料一体化”智能纳米平台。
中药活性成分雷公藤红素治疗窗窄。针对其递送效率低的难题，研究团队采用分子对接驱动的两轮迭代策略，设计出一种铈掺杂碳点载药纳米系统（Ce-CDs@Cel），包括分子筛选优化、功能原子掺杂。团队以临床常用药枸橼酸（CA）和谷胱甘肽（GSH）为前体，通过迭代模拟筛选出与天然药物雷公藤红素（Cel）非共价结合能力最强的碳点结构，优化后的结合能显著降低，主要通过氢键与疏水相互作用实现高效载药；通过在碳点中引入具有类酶活性的铈（Ce）离子，赋予了材料强大的超氧自由基清除能力，显著优于未掺杂结构。
图为 CDs的迭代优化：通过分子对接筛选前体，Ce掺杂显著提升碳点的超氧化物歧化酶（SOD）样活性
——协同机制：靶向溶石与微环境重塑。
该纳米药物通过三重协同机制，实现了对肾结石的精准打击。 高效溶石：Ce-CDs对人草酸钙结石标本的溶解率达6.02%，约为临床常用枸橼酸药物的2倍，且经Ce-CDs处理后结石表面由致密转为疏松，利于结石溶解。精准靶向：体内分布实验证实，Ce-CDs@Cel在肾脏病灶区域表现出高度富集特性，肾/肝荧光比值随时间持续上升，实现了药物的特异性积累。损伤抑制：在动物模型中，该治疗组肾脏晶体沉积显著减少，有效下调了KIM-1及OPN等肾损伤标志物的表达，并显著缓解了肾小管炎症。
——深度解析：单细胞测序揭示铁死亡调控新靶点。
为了进一步明确药效机制，研究团队利用单细胞RNA测序技术进行了深度挖掘。细胞群修复：研究发现Ce-CDs@Cel能显著恢复受损的肾近端小管细胞（PT）比例，保护肾小管上皮细胞免受损伤。信号轴激活：机制研究表明，该药物通过激活Nrf2/Slc7a11/GPX4信号轴，上调抗铁死亡基因表达，抑制脂质过氧化及铁离子积累，从而逆转线粒体损伤并抑制铁死亡进程 。
本研究通过“分子对接-功能迭代”的创新策略，构建了首个兼具溶石、抗氧化及铁死亡抑制功能的多功能纳米药物。其良好的生物安全性（175 mg/kg剂量下存活率100%）与病灶靶向性为肾结石的临床转化治疗提供了新思路，同时也为代谢及氧化应激相关疾病的纳米药物设计提供了重要范式 。
同济医学院附属同济医院泌尿外科江弘炀副教授、朱笑宇以及药学院潘伟珍为本文共同第一作者。药学院谭松巍教授、同济医院刘继红教授及江弘炀副教授为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202523181
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