中科院长春应化所陈学思/丁建勋课题组：胱氨酸比例调控聚氨基酸纳米凝胶的体内药物递送效率

中国科学院长春应用化学研究所陈学思/丁建勋课题组制备了三种具有不同比例L-胱氨酸交联剂的聚乙二醇−聚(L-苯丙氨酸-co-L-胱氨酸)纳米凝胶。他们通过改变组分来调控纳米材料的理化性质，从而提高纳米药物的体内代谢行为和抗肿瘤效果，为开发更适合临床应用的药物递送体系提供了实验和理论依据。

高分子纳米材料因其优异的性能被广泛用于肿瘤诊断和治疗分子的递送，如优异的生物相容性、多功能性、高载药效率、长循环、靶向性、高选择性药物释放等。但是纳米材料在体内的药物递送效率受到多重生物屏障的影响，包括蛋白吸附、巨噬细胞捕获、较高的瘤内液压以及非特异性细胞内吞等。研究表明，纳米材料与生物屏障间的相互作用受到自身理化性质的影响。因此，可通过优化纳米材料的理化性质避免被机体迅速清除，延长药物在血液中的循环时间，提高药物在肿瘤部位的聚集，从而提高肿瘤治疗效果。

具有交联网状结构的高分子纳米凝胶具有良好的分散性、可控的稳定性、以及显著的弹性和可形变性。此外，纳米凝胶还可以在肿瘤部位的内源性（pH、氧化还原、温度、酶等）和外源性（光、磁场、电场等）刺激下响应性释放药物，选择性递送药物至靶点部位。但是，目前对于纳米凝胶的内部交联密度与其体内代谢行为关系的研究仍然较少。

陈学思/丁建勋课题组制备了三种具有不同比例L-胱氨酸交联剂的聚乙二醇−聚(L-苯丙氨酸-co-L-胱氨酸)纳米凝胶，其中L-苯丙氨酸的聚合度为10，L-胱氨酸的聚合度分别为5、10和15，分别命名为NG_10-5、NG_10-10和NG_10-15。三种纳米凝胶具有相近的表面电荷和还原响应性，但是具有不同的粒径和药物释放行为。其中，粒径最小的NG_10-5纳米凝胶被肿瘤细胞摄取的效率最高，在静脉注射后能最快在肿瘤组织富集。阿霉素（DOX）作为模型化疗药物被负载到纳米凝胶中。三种纳米凝胶中，NG_10-5/DOX在血液中的循环时间最长，在肿瘤部位药物聚集量最高，表现出最优异的肿瘤治疗效果（图1）。该研究表明，通过改变组分来调控纳米材料的理化性质能够提高纳米药物的体内代谢行为和抗肿瘤效果，为开发更适合临床应用的药物递送体系提供了实验和理论依据。

图1  NG10-5、NG10-10和NG10-15纳米凝胶的制备、药物释放行为及肿瘤治疗效果 

该文近期发表于Sci. China. Chem.（封面文章）。详见：Xiangru Feng, Weiguo Xu, Xiaoru Xu, Gao Li, Jianxun Ding* & Xuesi Chen. Cystine proportion regulates fate of polypeptide nanogel as nanocarrier for chemotherapeutics. Sci. China. Chem., 2021, 64: 293-301

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通讯作者简介

丁建勋，中国科学院长春应用化学研究所研究员。主要研究方向为生物响应可降解高分子的可控合成及其生物医学应用。通过改变单体化学结构和聚合方式合成结构与性能可控的生物响应可降解高分子，实现药物可控释放、免疫调控和细胞重塑，用于治疗癌症、类风湿性关节炎、组织（骨软骨、神经和皮肤）损伤等疾病。近年来，在Adv. Mater.、Nano Today、Nano Lett.、Sci. Bull.和Sci. China Chem.等学术期刊上发表论文120余篇，总被他引6000余次。申请中国发明专利40余项，其中25项已授权。