2019自然科学基金面上项目-血红蛋白基纳米药物的肿瘤相关巨噬细胞靶向免疫治疗研究
批准号        21975246       
学科分类        药物传输与缓释 ( B050203 )
项目负责人        黄宇彬       
依托单位        中国科学院长春应用化学研究所
资助金额        66.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

A versatile method to prepare protein nanoclusters for drug delivery
Yupeng Wang, Lesan Yan, Shasha He, Dongfang Zhou*, Yanxiang Cheng, Xuesi Chen, Xiabin Jing, Yubin Huang*
MACROMOL BIOSCI, 18(2), 2018


研究进展：基于蛋白质的纳米载体由于其良好的生物相容性被广泛的应用于生物医用领域。但是目前比较成熟蛋白质纳米载体制备方法操作都比较复杂，并且在制备过程中由于反应条件的影响造成蛋白质的变性或者失活，影响蛋白质的功能性。因此，设计一种简单、安全的蛋白质纳米粒具有重要的研究意义。蛋白质在水溶液中拥有等电点自聚集的特殊性质，并常被用于蛋白质的分离与纯化。利用蛋白质这一天然特性，可以开发出简单、安全的蛋白质纳米粒的制备方法，对于拓展蛋白质纳米载体在生物医用领域的应用具有重大意义。

研究内容：我们首次利用蛋白质在等电点溶液条件下自聚集的天然性质，开发出了一种简单、安全的等电点自聚集法来制备蛋白质纳米粒，并应用于小分子化疗药物的担载。首先我们选择了人体内最丰富的功能蛋白质-血红蛋白作为模型并测定其等电点，并通过调节反应条件，在等电点溶液中制备出均匀粒径的蛋白质纳米粒。同时利用修饰后的天然多糖对蛋白质纳米粒进行交联，使其具有杰出的稳定性和自发荧光的特点。整个制备过程均在水相中进行，制备条件温和，使蛋白质完全保留其结构的完整性与功能活性。我们进一步利用制备的蛋白质纳米粒来担载小分子化疗药物，并且利用纳米粒交联键在酸性条件下解离的特性，实现了小分子药物的可控释放。同时，我们又将制备方法应用于另外两种具有不同分子量、不同等电点的蛋白质，制备出具有均匀粒径和酸性响应性的蛋白质纳米粒，证明了等电点自聚集法对于不同蛋白质的通用性。
主要科技创新与学术贡献：设计了一种新颖的蛋白质纳米粒的制备方法，拥有纯天然原料、全水相反应条件、反应效率高、制备纳米粒结构稳定的优势。并且利用制备的蛋白纳米粒担载小分子化疗药物，既能在生理条件下的避免小分子药物的泄露，又能够将化疗药物在肿瘤细胞中响应性释放，保证了治疗的安全性和有效性。同时，制备的蛋白纳米粒拥有自发荧光的性质，为载体在细胞中的成像提供便利。
国内外影响：本文利用蛋白质等电点的特性设计了等电点自聚集法制备蛋白质纳米粒，用于小分子化疗药物的担载，实现对化疗药物的有效输送。该制备方法简单、安全，保证了蛋白质的功能活性，并且能够制备出具有pH响应性和自发荧光性质的蛋白纳米粒，对制备多功能性的蛋白质纳米粒具有一定的指导意义。

Ion-assisted fabrication of neutral protein crosslinked sodium alginate nanogels
Xing Wei, Hejian Xiong, Dongfang Zhou*, Xiabin Jing, Yubin Huang*
CARBOHYD POLYM, 186, 45-53, 2018


研究进展：蛋白质交联纳米凝胶不仅具有纳米凝胶可伸缩性、生物相容性和环境响应性等特点，同时具有蛋白质特有的生物活性；因此，在生物医用多功能纳米载体方面具有很大的发展空间。但是，蛋白质易变性，低反应基团密度，尤其中性蛋白质的低电荷密度限制蛋白质交联纳米凝胶的制备。离子交联技术由于其简单、温和的条件受到了人们的广泛关注。因此，利用离子交联辅助法制备中性蛋白交联纳米凝胶，有望保持血红蛋白结构和功能的完整性，极大的丰富了蛋白交联纳米凝胶的方法。

主要内容：我们首先制备了一批不同氧化度的氧化海藻酸钠（OSA）；在温和的搅拌条件下，向其水溶液中滴加Ca2+，能够形成粒径均匀的氧化海藻酸钠纳米凝胶（OSANGs）。中性蛋白血红蛋白（Hb）能够包裹到OSANGs中，培养一段时间之后蛋白质的氨基和OSA的醛基在还原剂作用下形成稳定的化学键；除去Ca2+，从而制备出血红蛋白交联的纳米凝胶（HbNGs）。HbNGs表现了很好的稳定性同时也保持了Hb的结构和功能完整性。细胞和动物实验证明了HbNGs具有良好的生物相容性。此外，这种离子辅助的方法也适用于制备其它中性蛋白交联的纳米凝胶。
主要科技创新与学术贡献：通过改变OSA的氧化度实现了简单、温和条件下制备粒径均匀的OSANGs。提出了一种温和的离子辅助法应用于制备中性蛋白质交联的纳米凝胶。不仅保持了蛋白质结构和功能的完整性，而且表现力良好的生物相容性。
国内外影响：本文利用离子辅助法成功制备了中性蛋白交联的海藻酸钠纳米凝胶，保持了蛋白结构和功能的完整性，并且表现了良好的生物形容性。该方法条件温和，操作简单，为多功能蛋白纳米凝胶制备提供了新的思路。
Carbohydrate Polymers 186 (2018) 45

富含硼及铂高分子的设计及在肿瘤治疗中的应用

报告摘要：硼化合物和铂化合物被分别广泛用于临床肿瘤的硼俘获中子治疗及化疗。但小分子硼化合物和铂化合物的疏水性较强，且缺乏肿瘤部位选择性，极大地限制了其在临床上的效用。纳米药物尤其是高分子纳米药物，能够延长药物血液循环时间，药物的毒副作用和免疫原性，通过“EPR效应”在肿瘤部位被动靶向蓄积药物并在肿瘤部位控制释放药物，最终提高药物效果。围绕硼化合物和铂化合物的结构特点和物化性质，报告人将在此讲述一系列富含硼、铂的高分子材料及其在肿瘤治疗中的应用。这类富含硼、铂的高分子自身可做为高分子前药，实现硼俘获中子治疗及化疗；此外，还可自组装成可控释放的高分子纳米载体传输体系并可进一步包含其它化疗药物、光敏剂、基因等用于癌症的增强联合治疗。

报告人简介：黄宇彬，中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室研究员。1999年毕业于中科院长春应化所，获博士学位；2000年起在日本早稻田大学历任讲师、副教授。2006年起任中科院长春应化所研究员，博士生导师，2008年入选中国科学院“百人计划”。作为负责人主持科技部、基金委、中国科学院等各类项目19项。现为《中国组织工程研究与临床康复》以及《中国生物制品学杂志》编委，中国血液代用品协会理事。长期开展了人造红血球、聚合物-天然高分子功能材料以及癌症靶向治疗药物等方向的科研工作，尤其在纳米纤维毡原位施药新剂型、血液代用品聚合物-血红蛋白胶束和胶囊以及智能型抗癌高分子药物等，显示了很好的独创性和应用潜力。课题组在Advanced Materials, Angewandte Chemie International Edition, Biomaterials,Journal of Controlled Release, AdvancedHealthcare Materials, ACS Macro Letters, Chemical Communications等期刊上发表工作200余篇,申请及授权专利30余项。