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  抗癌藥物大多數(shù)是親脂性大分子，其水溶性差限制了藥效的發(fā)揮，同時(shí)，裸藥的高毒性也促使藥物載體的研究備受關(guān)注。目前，許多藥物載體系統(tǒng)，如脂質(zhì)體、聚合膠束、微球和納米顆粒等，已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的常見類型。雖然上述載體在微納米尺度各具特色，但如何賦予載體高效載藥功能及智能響應(yīng)行為依然是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。

  針對(duì)疏水性抗癌藥物的遞送問題，北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、生物醫(yī)用材料北京實(shí)驗(yàn)室王興教授課題組提出了一種新策略：借助油水乳液界面發(fā)生席夫堿鍵合反應(yīng)，利用疏水性小分子4-醛基苯甲酸龍腦酯（BF）固定親水性大分子乙二醇?xì)ぞ厶牵℅C），從而制備表面帶正電荷并具有親脂性空腔的殼聚糖空心微球CHM載體（圖1）。由于殼聚糖高分子鏈的柔性，以及疏水小分子的分散性，使得形成的CHM類近于柔性囊泡，具有獨(dú)特的形態(tài)可適性，這與傳統(tǒng)的大多數(shù)藥物載體不可適形性截然不同。因此，CHM是一種新型的形態(tài)可適性藥物載體。

圖1. 油水乳液界面席夫堿鍵合反應(yīng)制備殼聚糖空心微球CHM藥物載體。

  論文第一作者付雅南博士通過實(shí)驗(yàn)證明，將初始制備的CHM通過0.22 μm的微孔濾膜，可以得到400-1000 nm尺寸分布的CHM。這一矛盾關(guān)系啟發(fā)作者提出CHM微結(jié)構(gòu)具有形變能力的科學(xué)假設(shè)（圖2. A）。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，作者對(duì)CHM過濾前后微孔濾膜的橫截面分別進(jìn)行了SEM斷面分析（圖2. B-D）。結(jié)果顯示：CHM穿過0.22 μm微孔濾膜時(shí)，在原位發(fā)生明顯的徑向收縮（圖2. D，紅色箭頭），證明了CHM的形狀適應(yīng)能力。

圖2. （A）CHM的形狀適應(yīng)性假設(shè)示意圖；（B, C）0.22 μm濾膜截面圖，（D）微孔濾膜原位檢測(cè)形狀適應(yīng)性轉(zhuǎn)變的CHM（紅箭頭及輪廓線）。

  作者認(rèn)為，CHM的適形性首先有利于高效載藥，模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)，紫杉醇（PTX）的載藥率和包封率分別為37.5%和75.0%（詳見原文）；其次，結(jié)合CHM表層殼聚糖的細(xì)胞親和性，使其可被細(xì)胞快速有效攝�。贿M(jìn)而，動(dòng)態(tài)席夫堿鍵賦予了CHM智能響應(yīng)性，即細(xì)胞外的穩(wěn)定性和細(xì)胞內(nèi)的快速響應(yīng)釋放行為。

  以疏水性抗癌藥物PTX為例，作者考察了PTX-CHM對(duì)兩種癌細(xì)胞系：人源肝癌細(xì)胞（HepG2）和人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系（A549）的體外毒性。MTT結(jié)果顯示，當(dāng)PTX濃度為10 μg·mL-1時(shí)，與游離PTX組相比， PTX-CHM組HepG2和A549細(xì)胞的存活率顯著降低（圖3. C）。48 h后，HepG2和A549細(xì)胞的存活率分別下降至9.4%和10.3%，從而證明了CHM作為疏水性抗癌藥物載體的高效性。

圖3. MTT實(shí)驗(yàn)：（A）游離PTX組；（B）CHM空白組；（C）PTX-CHM載藥組。

  為了證明CHM載體的細(xì)胞攝取過程，作者利用共聚焦顯微鏡對(duì)CHM的吞噬和釋藥作用進(jìn)行了細(xì)胞內(nèi)原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（圖4）。研究發(fā)現(xiàn)，HepG2細(xì)胞更傾向于通過絲狀偽足（圖4. A，紅色箭頭）而不是細(xì)胞膜（圖4. A，黃色箭頭）快速吞噬CHM載體。這與以前報(bào)道的內(nèi)吞機(jī)制（陽離子殼聚糖微球的內(nèi)化主要通過吸附性內(nèi)吞作用發(fā)生）有所不同。幸運(yùn)的是，作者發(fā)現(xiàn)這種席夫堿鍵構(gòu)建的CHM載體可以在30 s內(nèi)快速釋放負(fù)載的藥物（香豆素-6模型，圖4. B）。這些現(xiàn)象不僅表明CHM很容易進(jìn)入細(xì)胞，而且能夠在細(xì)胞內(nèi)快速響應(yīng)釋放。

圖4. （A）HepG2細(xì)胞攝取Cou-6-CHM；（B）香豆素-6從CHM快速釋放。標(biāo)尺25 μm。

  該論文被期刊以封面文章（Cover Article）的形式亮點(diǎn)推送報(bào)道。基于席夫堿構(gòu)建的CHM具有易于制備、成本低但效率高的優(yōu)點(diǎn)，其獨(dú)特的組裝策略使CHM成為一種新型的具有形狀適應(yīng)能力的智能藥物載體，其形狀適應(yīng)性可以為體內(nèi)長循環(huán)和跨生物屏障的藥物遞送提供新的機(jī)會(huì)，有望在藥物控制遞送中發(fā)揮積極作用。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Biomacromolecules 2017, 18 (7), 2195–2204。論文的第一作者為北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士生付雅南，通訊作者為王興教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.biomac.7b00592

  封面鏈接：https://pubs.acs.org/toc/bomaf6/18/7