隨著納米生物技術(shù)和納米醫(yī)藥的發(fā)展,生物活性分子體內(nèi)原位構(gòu)筑超分子組裝體的概念越來越受人們的重視。實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物的可控組裝調(diào)控,對(duì)改進(jìn)材料在體內(nèi)的生物效應(yīng)和安全性,具有重大意義。但是,由于生物醫(yī)用材料在體內(nèi)的生物過程極其復(fù)雜,如何實(shí)現(xiàn)聚合物在病生理?xiàng)l件下的組裝調(diào)控,是醫(yī)用高分子領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。而對(duì)這些化學(xué)材料基礎(chǔ)問題的深入研究,對(duì)于闡明聚合物材料在體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝過程至關(guān)重要。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心王浩研究員課題組一直致力于發(fā)展體內(nèi)原位自組裝的新型生物納米材料,對(duì)其在生命體的組裝過程和機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并探索了其在腫瘤成像和治療方面的應(yīng)用(Adv. Mater. 2015, 27, 6125;Nat. Commun. 2017, 8, 1276;Adv. Mater. 2018, 1804971;Adv. Mater. 2019, 1807175)。
如何實(shí)現(xiàn)納米藥物在腫瘤部位的深層滲透及有效富集,是目前腫瘤治療中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。王浩研究員和喬增瑩研究員發(fā)展了溫度敏感型的多肽聚合物,其在血液循環(huán)中為單分子狀態(tài),由于較小的尺寸可以深層滲透到腫瘤內(nèi)部;利用溫敏聚合物與光熱分子的結(jié)合,在近紅外照射下實(shí)現(xiàn)了多肽聚合物在腫瘤部位的原位自組裝,有效提升了納米藥物在腫瘤部位的滲透深度及富集效率(Nano Lett. 2018, 18, 6577-6584)。由于腫瘤微環(huán)境呈微酸性,進(jìn)一步設(shè)計(jì)合成了弱酸條件下可發(fā)生自組裝的多肽聚合物,利用腫瘤微環(huán)境pH來調(diào)控其在體內(nèi)的自組裝行為。pH響應(yīng)型的多肽聚合物能夠以單鏈的形式滲透到實(shí)體腫瘤的深層部位,并且在腫瘤微環(huán)境弱酸的刺激下發(fā)生聚集,恢復(fù)材料較高的入胞能力,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體腫瘤內(nèi)部細(xì)胞的高效殺傷(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4632-4637)。
生物體內(nèi)的組裝行為是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,人們面臨的一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)是如何通過設(shè)計(jì)分子單元精準(zhǔn)調(diào)控其體內(nèi)的組裝進(jìn)程,從而提升藥用功能。王浩研究員、喬增瑩研究員和程冬炳博士利用體內(nèi)重組裝的調(diào)控策略,實(shí)現(xiàn)了納米藥物在腫瘤部位的有效富集。連接抗癌藥物的納米粒子在腫瘤部位重組裝形成初級(jí)納米纖維,其可起到“晶種”的作用,進(jìn)一步促進(jìn)納米粒子的形態(tài)轉(zhuǎn)變,使納米纖維的增長(zhǎng)速度明顯加快,從而實(shí)現(xiàn)抗癌藥物在腫瘤部位的加速積累,為提升藥物在腫瘤部位的富集提供了新策略(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4406-4411)。在重組裝調(diào)控的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)展了ROS刺激響應(yīng)型的多肽聚合物,其在線粒體可以定位組裝形成納米纖維。在形態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中,治療性肽可以通過多位點(diǎn)與線粒體膜發(fā)生相互作用,極大地增強(qiáng)了對(duì)線粒體膜的破壞作用,從而有效提升腫瘤治療效果(J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.1028b07727, 封面文章)。該系列特色工作受收到廣泛關(guān)注,并受邀撰寫綜述(Acc. Chem. Res. 2019, 52, 367-378)。
該系列研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和中科院國(guó)際合作、交叉團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b07727
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.8b00398
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