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青岛大学魏刚课题组首次提出了将2D多肽药物偶联物封装在水凝胶中构建药物缓释系统。所构建的药物递送系统具有优良的GSH响应性、增强的细胞摄取能力、持续的药物递送功能等突出特点,为开发安全高效的基于2D纳米平台的癌症治疗方法开辟了新的途径。 在药物递送过程中,生理条件下的药物可能会遇到生物屏障、脱靶效应,并可能因环境变化而降低其治疗效果,从而限制其应用。相比之下,多肽药物偶联物的设计具有提高生物利用度、渗透性好、易于合成、降低免疫原性等优点,为智能药物输送系统的研究提供了新的途径。此外,氨基酸序列的可调性允许多肽分子在氢键、疏水相互作用和静电相互作用等非共价力的驱动下,响应溶剂、pH和温度等外部刺激而自组装,从而形成不同尺寸和功能的多肽纳米结构。因此,通过多肽纳米组装体的分子设计和合成,创造用于生物医学应用的功能性多肽基纳米复合材料成为一种有吸引力的方法。其中,自组装的2D多肽纳米片由于其极高的表面积和丰富的活性位点,在药物输送、肿瘤治疗和组织工程应用中表现出巨大的潜力。当与水凝胶系统交联时,多肽纳米片可以作为优异的药物纳米载体,增强载药量并精确控制释放速率,促进有针对性的精准生物医学应用。
图1 基于2D多肽药物偶联物(PNS-SS-DOX)的温敏水凝胶的合成和智能递送示意图 基于上述考虑,青岛大学魏刚课题组提出了一种基于2D多肽纳米片的智能药物递送系统,利用温敏壳聚糖水凝胶作为缓释平台,实现体内长期有效的药物治疗的目的。如图1所示,在特定条件下,序列为Fmoc-FKKGSHC的多肽开始自组装,形成均匀纳米结构的2D多肽纳米片。然后,多肽纳米片通过二硫键成功与硫醇化的DOX共价连接,从而合成2D多肽药物偶联物(PNS-SS-DOX)。随后,多肽药物偶联物被封装在可注射的壳聚糖基温敏水凝胶中。研究结果表明,水凝胶表现出pH响应性释放和溶胀,为PNS-SS-DOX的控释提供了有利条件。此外,其突出的缓释效果也有利于PNS-SS-DOX在肿瘤部位的有效积累,减少多次给药引起的炎症反应。与游离DOX-SH相比,用亲水性PNS修饰DOX-SH不仅提高了疏水性DOX药物的溶解度和生物利用度,而且增强了其正电荷,从而改善了肿瘤细胞的内化。以二硫键为可裂解接头的PNS-SS-DOX表现出优异的GSH响应性药物释放,有效实现肿瘤部位的受控药物释放,从而最大限度地减少对正常组织的损伤。这项工作不仅可以指导具有2D结构的多肽纳米材料的自组装,而且可以为基于2D多肽纳米平台的智能药物递送系统的开发提供可靠的解决方案,在生物医学领域具有广阔的前景。 论文信息 Injectable Chitosan Hydrogels Doped with 2D Peptide Nanosheet-Drug Conjugates for Glutathione-Responsive Sustained Drug Delivery Xin Luan, Huiqiang Hu, Danzhu Zhu, Peng He, Prof. Zhengang Sun, Prof. Dr. Yongming Xi, Prof. Dr. Gang Wei Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202400021
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