同济大学杜建忠教授课题组“以糖控糖”高分子囊泡新进展

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糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢疾病，目前治疗方法主要是皮下注射胰岛素和口服降糖药，但存在频繁注射、胰岛素抵抗、低血糖、血糖失控等问题，给患者带来诸多不便，因此亟需不打胰岛素、不吃降糖药糖尿病新疗法。

2017年，杜建忠教授课题组提出了“以糖控糖”新概念。该课题组设计了一种基于糖聚合物及糖结合蛋白的可“呼吸”糖的囊泡（也称为纳米“糖海绵”），它能在血糖浓度升高时自动“吸入”葡萄糖并存储起来，而在血糖浓度降低时自动“呼出”葡萄糖，从而维持血糖稳定，即“以糖控糖”（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7640-7647; C & EN 2017, 95, 9）。

最近，他们又构建了第二代“以糖控糖”囊泡（如图1）。该囊泡是通过苯硼酸糖聚合物PEO-b-P(CMA-stat-AAPBA-stat-AGA)自组装形成的。其中，苯硼酸嵌段AAPBA与葡萄糖及含糖嵌段AGA的动态结合作用赋予了囊泡的吸糖、释糖特性；含糖嵌段AGA还可以增强囊泡的生物相容性；光交联嵌段CMA可延长囊泡的体内循环时间。该囊泡像人工肝脏一样，可实现葡萄糖的动态置换：当外界葡萄糖浓度升高时，囊泡吸入葡萄糖，并将其存储在囊泡中（表现为溶胀）；当外界葡萄糖浓度降低时，囊泡释放葡萄糖（表现为收缩）。

图1. 第二代“以糖控糖”囊泡的设计思想及其血糖调控性能

体外实验表明，该囊泡调控葡萄糖过程中伴随着明显的粒径变化，其摄取和释放葡萄糖的临界浓度约为100 mg / dL，这与正常人血糖水平（70~110 mg / dL）相符合（图2）。

体内实验表明，该囊泡对2型糖尿病小鼠具有良好的长效血糖调控作用，注射一次可维持正常血糖水平30 h，并在70 h内仍有疗效，且具备较低的生物毒性（图3）。

图2. “以糖控糖”囊泡的血糖调控行为

图3. “以糖控糖”囊泡的体内降糖实验及组织切片分析结果

与第一代“以糖控糖”囊泡相比，第二代囊泡不需要糖结合蛋白的辅助，生物相容性得到提升，制备过程也大为简化。

这一成果以“Controlling blood sugar levels with a glycopolymersome（以糖控糖）”为题发表在英国皇家化学会权威期刊《Materials Horizons》(Mater. Horiz. 2019, DOI: 10.1039/C9MH00625G; IF 14.356)上。同济大学博士生萧雨芬和硕士生胡宇是论文的共同第一作者，杜建忠教授为通讯作者。

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/MH/C9MH00625G#!divAbstract

杜建忠教授课题组主页：

https://jzdu.tongji.edu.cn/

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