上海大学车海龙团队ACS Macro Letters | 可释放一氧化氮的管状高分子囊泡

以下文章来源于ACS材料X ，作者ACS Publications

英文原题：Nitric Oxide-Releasing Tubular Polymersomes toward Advanced Gas Therapeutic Carriers

通讯作者：车海龙，上海大学

作者：李喆喆、王苏贞、赵莉莉、顾俭、车海龙

背景介绍

作为人体内广泛存在气体信号分子，一氧化氮(NO)不仅在一系列生理过程中发挥着重要作用，而且在抗炎、抗菌、抗肿瘤等领域表现出巨大的应用潜力。然而，NO半衰期较短，导致其在病灶部位积累有限，通过直接给药的方式极为不方便。因此，开发新型NO释放载体成为NO 气体治疗领域的研究热点。目前，高分子组装体如胶束、囊泡等已被广泛应用于构筑触发型NO纳米载体。然而，现有的聚合物NO纳米载体多为球形结构。研究表明，与球形高分子组装体相比，非球形高分子组装体作为纳米药物载体具有诸多优势。例如，管状高分子囊泡是一种非球形的各向异性组装体，具有较高的纵横比，可显著增加其在细胞内的特异性聚集，减少非特异性细胞黏附，提高其细胞内吞效果。这些独特的性质，使得管状高分子囊泡吸引了研究人员的极大关注。然而，以管状高分子囊泡作为NO纳米载体的探索依然充满挑战。

文章亮点

1.本研究设计并合成了含有NO供体的两亲性嵌段共聚物，通过溶液自组装技术，构筑了光触发释放NO的管状高分子囊泡。

2.与球形高分子囊泡相比，具有高比表面积的纳米结构赋予管状高分子囊泡更为出色的NO释放性能，从而提高了其抗癌治疗效果。

图文解读

本工作中，以聚乙二醇（PEG）为大分子引发剂，五氟苯酯基环状碳酸酯（TMC-OC6F5）为单体，通过开环聚合，合成两亲性嵌段共聚物PEG-b-P(TMC-OC6F5)n。其中，P(TMC-OC6F5)n中的五氟苯酯基作为活泼的离去基团，可与胺在较为温和的条件下发生交换反应，从而得到含NO供体的两亲性嵌段共聚物PEG45-b-P(TMC-NF)n (图1)。

图1. NO释放型管状高分子囊泡的构筑

通过溶剂交换法制备EG45-b-P(TMC-NF)45球形高分子囊泡，随后通过离子浓度诱导囊泡膜变形，得到管状高分子囊泡。通过透射电镜（TEM），冷冻透射电镜(cryo-TEM)和扫描电镜（SEM）对高分子囊泡进行形貌表征，证实了管状高分子囊泡的形成。此外，通过动态光散射（DLS）分析，表明所制备的管状高分子囊泡的水合粒径为718 nm（图2）。

图2. 管状高分子囊泡的形貌和粒径表征

随后，作者评估了不同形貌的高分子囊泡的NO释放性能。利用可见光照射(405 nm)对高分子囊泡施加刺激，通过高分子囊泡的紫外可见光谱的变化系统评价形貌对高分子囊泡释放NO行为的影响。研究表明，球形和管状囊泡均可在光刺激下释放NO，且光照射强度越大，NO释放越多。然而，同样条件下，管状高分子囊泡比球形高分子囊泡表现出更快的NO释放速率，前者所释放的NO浓度是后者的1.5倍。这些结果表明，管状高分子囊泡具有更加优异的NO释放性能，形貌对高分子囊泡的NO释放行为具有较大的影响（图3）。

图3. 高分子囊泡的光触发NO释放行为分析

最后，作者研究了不同形貌的高分子囊泡对癌细胞的毒性。与球形高分子囊泡相比，管状高分子囊泡对癌细胞表现出具有更强的杀伤作用，表明NO释放型高分子囊泡的形貌对其气体治疗效果具有很大影响。

总结/展望

综上所述，作者利用开环聚合、溶液自组装技术构筑了NO释放型管状高分子囊泡。研究发现，与球形高分子囊泡相比，管状高分子囊泡表现出更好的NO释放性能、更强的癌细胞杀伤作用，为构建新型NO聚合物基纳米载体提供新的途径。

通讯作者信息：

车海龙，研究员，博士生导师

2019年于荷兰埃因霍芬理工大学获得博士学位，2019-2020年在荷兰埃因霍芬理工大学进行博士后研究工作，2021年加入上海大学环境与化学工程学院，入选上海市海外高层次人才计划。目前主要研究方向为聚合物精密组装与生物医用高分子材料，相关成果以第一作者或通讯作者发表在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、ACS Macro Lett.等期刊。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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