霍帥東團(tuán)隊設(shè)計力響應(yīng)納米開關(guān)精準(zhǔn)調(diào)控藥物活性
藥學(xué)院霍帥東教授與德國萊布尼茲材料研究所Andreas Herrmann教授團(tuán)隊合作，在藥物活性精準(zhǔn)調(diào)控的研究方面取得新進(jìn)展，設(shè)計構(gòu)建了超聲控制的力響應(yīng)納米開關(guān)，可用于藥物的精準(zhǔn)釋放與激活。研究成果以“Mechano-Nanoswitches for Ultrasound-Controlled Drug Activation”為題發(fā)表在近期的Advanced Science期刊，同時入選了Rising Star研究專刊系列。
超聲控制的力響應(yīng)納米開關(guān)用于對藥物的選擇性激活示意圖
藥物的低選擇性往往會給癌癥治療帶來不必要的毒副作用。如何從根本上消除藥物本身帶來的不良影響，有效的策略就是在分子層面實現(xiàn)對藥物活性的精準(zhǔn)調(diào)控。此前，霍帥東教授團(tuán)隊與Andreas Herrmann教授團(tuán)隊合作提出了利用超聲機(jī)械力活化藥物的新概念（Nature Chemistry, 2021, 13, 131），隨后又實現(xiàn)了超聲機(jī)械力對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的選擇性調(diào)控（Angewandte Chemie, 2021, 60, 1493；Angewandte Chemie, 2021, 60, 14707）以及對金屬離子基DNA堿基對雜化的動態(tài)調(diào)控（Chemical Communications, 2021,57, 7438）。然而，傳統(tǒng)的聚合物機(jī)械力化學(xué)（Polymer Mechanochemistry）有著合成步驟繁瑣、超聲響應(yīng)時間長等缺點(diǎn)。為此，該團(tuán)隊把納米結(jié)構(gòu)與機(jī)械力化學(xué)做了進(jìn)一步交叉融合，設(shè)計了對機(jī)械力敏感的納米結(jié)構(gòu)單元，用于超聲控制的藥物釋放與激活。
作為概念性研究，研究人員首次構(gòu)建了一種力響應(yīng)納米二聚體單元（nano dimer），該結(jié)構(gòu)可以比擬傳統(tǒng)的力響應(yīng)聚合物單元。簡單來說，位于兩端的納米顆粒作為力臂（force transmission arm），而中間的DNA雜化雙鏈則作為力敏團(tuán)（mechanophore），構(gòu)成了對機(jī)械力敏感的響應(yīng)開關(guān)。重要的是，抗癌藥物阿霉素（DOX）可以通過非共價相互作用插入到DNA雙鏈中，使其暫時失去活性（OFF狀態(tài)）。在超聲作用下，納米開關(guān)被逐漸拉伸，DOX與DNA之間的非共價相互作用被破壞，引起藥物的釋放與激活（ON狀態(tài)），從而實現(xiàn)對腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。值得注意的是，通過調(diào)節(jié)超聲輻照時間，可以實現(xiàn)對藥物活性的精準(zhǔn)控制。該工作進(jìn)一步驗證了納米結(jié)構(gòu)在機(jī)械力化學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢，為定制力響應(yīng)納米藥物激活系統(tǒng)奠定了研究基礎(chǔ)（Exploration, 2021, 1, 20210023）。
廈門大學(xué)藥學(xué)院、福建省藥物新靶點(diǎn)研究重點(diǎn)實驗室為該文第一發(fā)表單位，霍帥東教授和Andreas Herrmann教授為共同通訊作者，藥學(xué)院碩士研究生廖志環(huán)參與了該項工作。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金、廈門大學(xué)南強(qiáng)青年拔尖人才項目以及歐盟的多項研究基金的支持。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104696
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