Langmuir|基于交联胶束的刺激响应性蛋白质体

大家好，今天给大家分享一篇最近发表在Langmuir上的文章，题为：Stimuli-responsive proteinosomes based on biohybrid shell cross-linked micelles。本文的通讯作者是来自河北工业大学的张玥。

在过去的几十年中，聚合物胶囊的制备和应用受到了人们越来越广泛的关注，可以应用于纳米反应器、药物递送或者细胞模拟，并且通过简单的自组装或模板法就可以合成。在合成过程中，为了获得相对稳定的结构，聚合物胶囊通常需要通过交联来避免解离，其中，壳交联的胶束由于其简易的制备方法以及易于除核的特性被广泛应用。与之相辅相成的，生物杂化聚合物，尤其是蛋白质聚合物也逐渐发展起来，因此研究人员们构建出各式各样具有良好生物相容性和生物应用潜质的蛋白质体。

目前，常见的蛋白质体的制备方法是微乳模板法，然而，通过这种方法合成的蛋白质体基本是微米级别的，但在许多涉及到细胞摄取的应用领域中需要纳米级别的粒径来避免肺和脾脏的过滤，因此作者利用了聚合物胶囊中的制备技术，即合成壳交联胶束，来构建纳米级别的蛋白质体。

首先，作者利用一个两步的可逆加成链转移聚合(RAFT)合成了如图所示的两嵌段共聚物。当温度高于低临界温度(LCST)时，分子链能够自组装形成胶束(反应温度40℃)，具有巯基反应活性的二硫吡啶部分暴露在外部的壳层，因此当加入含有巯基的牛血清白蛋白(BSA)时，BSA能作为交联剂固定胶束外部的壳层。接着再将温度降低到LCST以下，此时胶束内部的聚乙二醇嵌段部分就会溶于水(反应温度20 ℃)，形成最终的蛋白质体。

图1. A) 嵌段共聚物PDEGMA-b-P(PEGMA-co-PDSMA); B) 壳交联胶束和蛋白体制备示意图 

获得的蛋白质体的平均尺寸大约为50 nm(图2)，具有热响应性(相变温度35 ℃)。且BSA作为胶束壳层的交联剂，一定程度上缓解了蛋白酶对它的酶解。同时制备过程中没有引入任何有机溶剂或表面活性剂，很好地保持了BSA的结构完整性和生物活性。由于BSA是通过二硫键进行连接的，因此还具有氧化还原响应性，在添加二硫苏糖醇(DTT)后可以有效释放BSA。

图2. 水中蛋白质体的TEM图像(比例尺200 nm)

除此以外，作者还通过体外细胞实验证明，蛋白质体在NIH 3T3和4T1细胞中均显示低毒性，并且可以内化到4T1细胞中(图3)，因此具有作为纳米载体的应用前景。 

图3. A) NIH 3T3和4T1细胞中蛋白体细胞毒性测定(24h); B-D) 4T1细胞与FITC标记的蛋白体共聚焦图像(4h)

综上所述，作者通过RAFT聚合得到了具有热敏性的两嵌段共聚物，聚合物在高于LCST的条件下自组装形成胶束，其壳层能与带有巯基的BSA交联，并在低于LCST时溶解形成平均粒径为50 nm、相转变温度为35 ℃的蛋白质体。这种制备策略避免了有机溶剂和表面活性剂的使用，因此极大的保留了BSA的结构完整性与生物活性，不仅细胞毒性低，还能在还原条件(DTT)下断裂二硫键释放BSA，因此可以作为递送蛋白质药物的纳米载体，具有良好的应用前景。

作者: HYH    审校: LJH

DOI: 10.1021/acs.langmuir.1c00202

Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.1c00202