德国亚琛工业大学Andrij Pich教授团队：pH/酶双响应可降解生物杂化多糖微凝胶用于抗生素的递送

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编者按

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近年来，由天然生物基聚合物制备的纳米载体因其独特的性能（如多功能化，生物相容性，可降解性等）而备受关注。其中，天然多糖（如壳聚糖，右旋糖酐，果胶，环糊精等）已被广泛用于开发新型智能响应纳米载体。万古霉素，一种肽类抗生素，能够有效地治疗结肠炎，例如由金黄色葡萄球菌引起的小肠结肠炎和由难辨梭状芽孢杆菌引起的假膜性结肠炎。作为结肠靶向药物递送的候选人，万古霉素是一种亲水性的大分子，在胃肠道粘膜中分配不佳且很难被肠道吸收，因此需要通过静脉注射进行全身治疗。对于假膜性结肠炎的治疗，万古霉素必须口服才能到达结肠感染部位。但是，作为肽分子，过早释放的万古霉素在胃和小肠会在上胃肠道的上部降解，而无法准确到达结肠部分。

图1. pH/酶双响应可降解的生物杂化微凝胶

基于上述问题，德国亚琛工业大学Andrij Pich教授团队发展了一种pH/酶双响应可降解的生物杂化微凝胶用于结肠抗生素的递送。首先，天然多糖高分子（壳聚糖和右旋糖苷）经改性增加其水溶性，随后利用点击化学（无交联剂）在反向微乳液中聚合形成微凝胶。通过调节活性基团的取代度，一系列具有不同交联密度和尺寸可控的微凝胶被制备。然后，万古霉素能有效地封装入微凝胶中通过静电吸附（载药率为93.67％）。最后，由于微凝胶的pH/酶双响应触发降解，在不同pH和结肠酶（右旋糖苷酶）条件下，可控的抗生素释放行为是被研究（图1）。在37°C，万古霉素在pH 6.0和右旋糖苷酶（0.2 U / mL）条件下的释放量显著高于其他条件。在模拟结肠条件下，万古霉素是被快速释放在最初1 小时内，由于微凝胶的酶触发的降解，且1天内的总释放量高达89.74%。本研究设计生物杂化多糖微凝胶作为纳米载体能避免抗生素在胃肠道上部的过早释放和失活，以及在模拟结肠条件下的可控释放行为有望实现结肠特异性药物递送和减小毒副作用。

该研究成果近日以“Dual-Degradable Biohybrid Microgels by Direct Cross-Linking of Chitosan and Dextran Using Azide-Alkyne Cycloaddition” 为题，在线发表在Biomacromolecules（DOI: 10.1021/acs.biomac.0c01158）上。文章第一作者为德国亚琛工业大学博士生李和霖和DWI-莱布尼兹交互材料研究所博士生李鑫，通讯作者为DWI-莱布尼兹交互材料研究所Andrij Pich教授。该论文得到了德国科学基金会DFG及中德中心项目支持。

原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.biomac.0c01158

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