??? 最近,由介觀化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,化學(xué)化工學(xué)院有機(jī)化學(xué)學(xué)科超分子化學(xué)和智能材料課題組王樂勇教授和潘毅教授共同指導(dǎo)的2010級博士生段群鵬和2012級博士生曹煜成功地構(gòu)建了基于水溶性柱[6]芳烴和二茂鐵衍生物包結(jié)絡(luò)合作用的新型超分子囊泡,并首次實(shí)現(xiàn)了pH調(diào)控的超分子囊泡體系應(yīng)用于藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(DDS)。相關(guān)研究論文“pH-Responsive Supramolecular Vesicles Based on Water-Soluble Pillar[6]arene and Ferrocene Derivative for Drug Delivery”近日以Article的形式發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja405014r)。
??? 在過去的二十年里,伴隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展,科學(xué)家一直致力于開發(fā)能夠顯著提高藥物的生物利用度的新型藥物納米載體或藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。這些藥物納米載體或藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)需具備 “智能性”,即不僅需要構(gòu)筑規(guī)整有序的結(jié)構(gòu)骨架實(shí)現(xiàn)高效地負(fù)載治療藥物,而且可以在人體內(nèi)病理部位的特定環(huán)境刺激下能夠靶向性地釋放負(fù)載的藥物,用于特定的治療,從而有效地減輕藥物對正常組織或細(xì)胞的傷害。自從上個世紀(jì)60年代囊泡被發(fā)現(xiàn)以來,由于其獨(dú)特的空腔能夠包封藥物,因此,囊泡已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于納米載體或藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的研究中。在囊泡的構(gòu)建方面,具有刺激響應(yīng)性質(zhì)的超分子兩親體構(gòu)建模塊在發(fā)展刺激響應(yīng)的納米載體或藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)方面有著更好的前景,因?yàn)樵摮肿觾捎H體具有較好的“智能性”,實(shí)現(xiàn)人體內(nèi)特定藥物釋放的功能。迄今為止,僅少數(shù)研究報(bào)道了基于主客體之間相互作用的超分子兩親體構(gòu)筑的囊泡,并用于藥物納米載體或藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的就更加缺乏。因此,基于主客體作用形成的超分子兩親體構(gòu)建具有刺激響應(yīng)的“智能”超分子囊泡在生物醫(yī)學(xué),特別是藥物轉(zhuǎn)運(yùn)方面具有重要的作用。此外,在藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中能夠引發(fā)超分子囊泡釋放藥物的最理想的刺激因素是來自生物體本身,尤其是來自癌細(xì)胞不同于正常細(xì)胞所特有的環(huán)境因素,比如眾所周知的癌細(xì)胞的pH值明顯小于正常細(xì)胞的pH值。所以,構(gòu)建新型超分子兩親體組裝的具有pH響應(yīng)性的超分子囊泡,實(shí)現(xiàn)正常細(xì)胞pH值環(huán)境下負(fù)載藥物,不釋放藥物,而到達(dá)癌細(xì)胞偏酸性環(huán)境下迅速釋放抗癌藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)顯得尤為重要。
??? 由對苯二酚或?qū)Ρ蕉用褜ξ粯蚵?lián)形成的柱芳烴是一類新型的超分子大環(huán)主體化合物,由于其獨(dú)特的剛性且對稱的柱狀結(jié)構(gòu),使得柱芳烴作為大環(huán)主體可以選擇性識別不同類型的客體分子。因此,柱芳烴在構(gòu)筑各種有趣的諸如納米材料、化學(xué)傳感器、跨膜通道和超分子聚合物等超分子體系方面引起了廣泛的關(guān)注。最近我們課題組由林晨副教授和王樂勇教授共同指導(dǎo)的2010級直博生,英才計(jì)劃入選者夏威同學(xué)報(bào)道了二茂鐵鎓離子客體分子能夠與全丁氧基柱[6]芳烴很好的絡(luò)合,形成基于主客體作用非常強(qiáng)的新型超分子組裝體;而其還原態(tài),即二茂鐵與柱[6]芳烴的結(jié)合則非常弱,幾乎沒有作用(Chem. Commun. 2013, 49, 5085-5087)(圖1)。
圖 1. 丁氧基柱[6]芳烴與不同價(jià)態(tài)二茂鐵客體的主客體作用
??? 基于這項(xiàng)重要的發(fā)現(xiàn),我們更深入地研究了這類新型的超分子組裝體,并成功實(shí)現(xiàn)了其構(gòu)建的超分子囊泡用于抗癌藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)。研究發(fā)現(xiàn),二茂鐵衍生物——N-1-癸基-二茂鐵甲胺(G)可以在水中與水溶性柱柱[6]芳烴(WP6)借助疏水與主客體作用形成穩(wěn)定的超分子兩親體,該兩親體在水中可以進(jìn)一步自組裝成具有pH響應(yīng)的超分子囊泡,可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH值實(shí)現(xiàn)囊泡可逆的形成與崩解,從而實(shí)現(xiàn)抗癌藥物米托蒽醌(MTZ)的轉(zhuǎn)運(yùn)(圖2)。因此,在這項(xiàng)研究中,我們首次實(shí)現(xiàn)了將基于柱芳烴的超分子囊泡用于抗癌藥物的轉(zhuǎn)運(yùn),即該新型超分子囊泡可以高效地負(fù)載抗癌藥物MTZ,在人體正常生理環(huán)境下不釋放藥物,而在癌細(xì)胞偏酸性環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)抗癌藥物的快速釋放,這一點(diǎn)對于開發(fā)高效的抗癌藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)有著非常重要的意義。更重要的是,細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明這種載藥的超分子囊泡可以有效地進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)藥物的轉(zhuǎn)運(yùn),實(shí)現(xiàn)其對正常細(xì)胞的低毒性,而達(dá)到顯著滅殺癌細(xì)胞的效果。
圖 2. 超分子囊泡的形成以及pH調(diào)控的抗癌藥物釋放
? ??? 同時(shí)東南大學(xué)生醫(yī)系李艷博士和南京大學(xué)胡曉玉博士也參與了本課題的研究工作。該課題研究得到了科技部重大研究計(jì)劃(973)科學(xué)基金(2013CB922101)和國家自然科學(xué)基金(No. 20932004, 21072093, 91227106)的支持。
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