北京化工大学徐福建教授团队《Adv. Funct. Mater.》综述：多糖-多肽偶联物——生物医学应用的多功能材料平台

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2020年10月14日，北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Polysaccharide–Peptide Conjugates: A Versatile Material Platform for Biomedical Applications”的综述文章，对多糖-多肽偶联物相关工作进行了总结，从多糖-多肽偶联物的偶联方法和设计以及在药物递送系统、核酸递送载体、组织工程和抗菌四个领域的生物医学应用进行了综述，还对多糖-多肽偶联物面临的挑战和需求进行了展望。

天然聚合物如多糖和蛋白质等，由于其优良的生物活性和生物可降解性已被广泛应用于生物医学领域。为了满足不同的应用需求，天然聚合物需要与小分子化合物、合成或天然高分子及无机纳米材料等改性或偶联。在这些复合材料中，多糖-多肽偶联物因其设计灵活、生物相容性好、可生物降解以及与天然糖蛋白结构相似而备受关注。在过去的20年里，多糖-多肽偶联物在解决许多长期存在的医学复杂问题方面显示出巨大的潜力。

多糖-多肽偶联物的合成策略：用于偶联的多肽官能团包括巯基、氨基和羧基等。从化学偶联的类型来看，多糖-多肽偶联物常用的共价偶联方法可分为巯基-烯烃（巯基-迈克尔加成和巯基-烯烃自由基加成）反应（见图1），1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）/ N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）偶联体系，席夫碱反应，铜催化的炔烃-叠氮化物偶联（CuAAC）的点击化学反应和利用α-氨基酸N-羧酸酐（NCA）单体开环聚合（ROP）的方法。此外，还包括一些非共价相互作用和其他共价偶联反应来构建多糖-多肽偶联物。

图1 在多糖上引入“烯烃（ene）”结构的常见含双键小分子

多糖-多肽偶联物的小分子药物和核酸递送系统：由于疏水性小分子药物溶解性差，通透性低，血液半衰期短，蛋白水解迅速且具有免疫原性，因此需经过修饰或封装在纳米级药物载体中来实现高效递送。目前已有多种多糖-多肽偶联物体系被报道用于小分子药物的递送，其中多肽作为功能部位进行靶向，而多糖基材料则提供交联稳定性和刺激响应性。此外，利用氨基酸的差异，还可以设计特异性肽序列的多糖-多肽偶联物在核酸递送中发挥多种作用，包括核酸负载、内体逃逸、靶向等。

多糖-多肽偶联物的组织工程和抗菌应用：组织工程领域旨在通过结合来自人体的细胞和功能性生物支架材料来修复或再生受损组织。天然多糖具有良好的生物相容性和保水性，以及长聚合物链，但不足以提供机体所需的功能和生物活性。而包含不同功能基序的肽链的加入则为多糖支架引入了多种特异功能，目前已开发出多种基于多糖-多肽偶联物的支架和水凝胶用于组织再生。抗菌肽（AMP）是由活生物体产生的可抑制微生物病原体增殖的短肽，具有理想的抗菌活性。但AMPs对哺乳动物细胞的高毒性和低特异性限制了其临床应用。为此，将AMP或AMP类似物与良好生物相容性/可酶降解的多糖偶联以保持抗菌活性，并降低毒性。目前已开发出多种形式的包括聚合物纳米颗粒，水凝胶，薄膜和涂料等抗菌材料。

本文的第一作者为北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心的宋海情博士，通讯作者为北京化工大学材料学院徐福建教授、胡杨副教授以及美国伊利诺伊大学芝加哥校区Gang Cheng（程钢）教授。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005978

来源：北京化工大学材料科学与工程学院

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