闫学海: 多组分配位自组装设计的智能肽基超分子光动力金属纳米药物

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光动力疗法（PDT）是一种新兴的治疗方式，其将光敏性药物（光敏剂）和光与内源性的氧结合，通过复杂的光化学和生物级联反应，对肿瘤发挥杀伤作用。由于纳米剂型能够增强药物的肿瘤选择性，提高治疗精确度和效率，光敏剂纳米药物的研究成为近来的研究热点。纳米光敏剂会抑制活性氧（ROS）的产生，因此需要其在目标细胞中快速释放光敏剂。现有的光敏剂纳米药物具有以下几个缺点：首先，尚未在光敏剂纳米药物中同时实现长血液循环时间和靶向性爆发释放；其次，常规递送载体对光敏剂的装载率较低且易于在血液中过早释放；第三，基于弱相互作用的自组装纳米药物在稀释时易于快速解组装，从而失去肿瘤特异性富集能力；最后，一些人工合成分子可能引起毒性、免疫和炎症反应等副作用。以生物分子作为自组装基元，通过配位作用和多种弱相互作用的协同，构筑新型的光敏化纳米药物，有望用于解决上述问题。

近日，中国科学院过程工程研究所的闫学海研究员等报道了一种多组分配位自组装的策略，并通过该策略实现了智能超分子光动力纳米药物的构筑。受金属蛋白中多组分相互作用的启发，设计了具有金属配位能力的多肽，并通过多肽、光敏剂和金属离子的协同作用，制备了尺寸均一、结构规整、光敏剂装载效率高的纳米药物。光敏剂纳米药物的形成过程中包含了配位、疏水、静电等相互作用的协同。稳定性测试表明，光敏剂纳米药物在水体系中胶体稳定性强，在pH和氧化还原作用的刺激下能够爆发性释放光敏剂。体内实验证实纳米药物有效地延长了光敏剂的血液循环时间、增强了光敏剂的肿瘤富集效果，最终实现了高效的光动力抗肿瘤治疗。本研究提供了一种新型的纳米药物制备策略，这种策略普遍适用于增强光敏剂的肿瘤特异性递送和治疗，为开发下一代智能光敏纳米药物提供了新的启示。研究成果以题为“Smart Peptide-Based Supramolecular Photodynamic Metallo Nanodrugs Designed by Multicomponent Coordination Self-Assembly”发布在国际著名期刊JACS上。
基于协同配位多组分自组装的策略，设计了金属纳米药物，研究了其在抗肿瘤PDT中的作用和效果。与现有的纳米药物相比，金属纳米药物具有以下独特的优势：第一，金属纳米药物是通过配位和多种弱相互作用的协同形成的，同时实现了血液循环稳定和靶向爆发式释放；第二，制备方法非常简单、易于操作；第三，对药物的装载率和包封率极高；第四，所有的原料分子都是生物来源的材料，生物相容性好。这些优点表明，多组分配位自组装制备的金属纳米药物前景广阔。金属纳米药物的形态、结构和功能可以通过改变肽和金属离子的类型和比例来调整，并进行按需设计和功能化。多组分自组装的策略值得进一步研究，以推进纳米技术的生物医药应用，促进金属纳米药物用于疾病诊断和治疗的临床转化。

文献链接：Smart Peptide-Based Supramolecular Photodynamic MetalloNanodrugs Designed by Multicomponent Coordination Self-Assembly（JACS, 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b04912）