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  刺激響應聚合物自發(fā)現(xiàn)以來，研究者一直致力于藥物載體方面的應用。溫敏聚合物載體是依靠溫敏聚合物負載藥物的“藥物中轉站”，通過溫度刺激發(fā)生相變來加載和釋放藥物，防止藥物對人體組織產生毒性以及藥物在體內的過早降解。

  溫敏聚合物可分為低臨界溶解溫度（LCST）聚合物和高臨界溶解溫度（UCST）聚合物，其中具有UCST的聚合物載體由于在溫度升高至UCST以上時迅速解離，使負載的藥物完全釋放，因此與 LCST 聚合物載體相比，UCST 聚合物是更有應用前途的藥物載體。近期，華南理工大學賈永光在《Chem. Eng. J.》上發(fā)表了題為“Upper critical solution temperature polymeric drug carriers”的文章（DOI：10.1016/j.cej.2021.134354），首先按照結構介紹了具有潛在應用價值的UCST聚合物，繼而將UCST聚合物載體按其形式分為UCST聚合物膠束、UCST聚合物表面及UCST聚合物凝膠（圖1），全面綜述了近五年來不同形式的UCST聚合物載體在疾病治療方面的應用，最后對這一新興藥物遞送系統(tǒng)的巨大應用潛力和仍存在的挑戰(zhàn)提出了總結和展望。

圖1. UCST聚合物膠束、表面和凝膠的藥物釋放過程。

UCST聚合物膠束

  UCST 聚合物在UCST以下由于親疏水相互作用而自組裝成膠束或聚集體，同時將疏水性藥物包裹在內部。隨著溫度升高到 UCST 以上，膠束或聚集體表現(xiàn)出熱響應而分解，從而使藥物釋放。研究表明，癌細胞的溫度高于正常細胞，因而UCST聚合物膠束可能會選擇性的在腫瘤組織釋放藥物。但體內溫度波動大，在沒有外界干預的情況下使藥物完全釋放是不容易實現(xiàn)的。在膠束中引入光熱劑，如吲哚菁綠 (ICG)、碳菁染料（IR780），在激光、微波或射線的照射下由于光熱轉換而觸發(fā)UCST聚合物載體的相變，進而實現(xiàn)按需可控的藥物釋放（圖2）。由于有機光熱劑在近紅外光照射幾分鐘后容易被光漂白，失去光熱轉換作用，使藥物不能完全釋放。將無機光熱劑引入UCST聚合物載體中，特別是CuS NPs不僅具有顆粒小、成本低、細胞毒性低、分散性好等優(yōu)點，其高光熱轉化率可以達到殺死甚至消融癌細胞的效果，同時可用于 PA 成像以實時監(jiān)測腫瘤大小、位置和轉移。因此，UCST聚合物載體在協(xié)同光熱治療和化療中具有廣闊應用前景。

圖2. NIR觸發(fā)藥物釋放的UCST聚合物載體。

UCST聚合物表面

  將疏水性藥物負載到膠束中會改變聚合物膠束的UCST，進而影響藥物的完全釋放。同時，聚合物的UCST通常隨著聚合物濃度的降低而降低，從而導致藥物過早釋放。將 UCST 聚合物附著在一些無機材料的表面，構建 UCST 聚合物表面，不僅可以增強UCST聚合物載體的穩(wěn)定性，還可以實現(xiàn)高藥物包封率和按需藥物控釋。例如，介孔二氧化硅納米粒子（MSN）具有多孔結構，內部為通道或連接孔隙的中空結構。藥物可以封裝在 MSN 內部，MSN表面的UCST聚合物充當藥物受控釋放的“門”（圖3A）。這種結構可以負載更多的功能性分子并有效防止藥物泄漏。微針（MNs）貼片是一種新型的透皮給藥方式，將載藥的UCST聚合物膠束注入MNs中制備NIR觸發(fā)的藥物釋放MNs貼劑（圖3B）。這種透皮給藥系統(tǒng)為慢性疾病的臨床治療提供了可能，如糖尿病等需要自主控制藥物釋放的疾病。

圖3. (A) 基于二氧化硅的UCST聚合物表面；(B) 基于UCST聚合物的微針貼片。

UCST聚合物凝膠

  UCST聚合物凝膠在UCST以上膨脹而不發(fā)生解離，因此比聚合物膠束更有利于藥物的持續(xù)釋放。此外，由于水凝膠的剪切變稀特性，在病變組織附近注射將提高治療效果并減少對正常組織的副作用，有望用于局部給藥系統(tǒng)。特別是尺寸與膠束類似的納米凝膠，但其內部具有交聯(lián)結構的三維網(wǎng)絡，因此在溫度高于UCST時仍然保持核殼結構，并且不受稀釋的影響。這些可注射水凝膠可以同時封裝更多的藥物或其他功能分子，其豐富的藥物供應和按需藥物釋放行為可以避免患者重復給藥。

  文章第一作者為華南理工大學在讀碩士生樂夢琪，導師為賈永光副研究員，通訊作者為華南理工大學賈永光和廣東工業(yè)大學張華堂。 

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472105926X?via%3Dihub

作者簡介

  賈永光：華南理工大學材料科學與工程學院/國家人體組織功能重建工程技術研究中心副研究員，華南理工大學高層次引進人才，研究方向為生物醫(yī)用高分子材料設計與超分子性能調控。目前在Prog. Mater. Sci.、Angew. Chem. Int. Ed.、Acta Biomater.、Macromolecules等著名期刊上發(fā)表論文60余篇，申請中國發(fā)明專利15件，其中8件獲得授權，其研究成果入選國家自然科學基金委優(yōu)秀成果。同時擔任Adv. Funct. Mater.、Biomacromolecules等國際知名期刊審稿人；擔任《材料研究與應用》青年編委，廣東省材料研究學會青委會委員等學術兼職。

  張華堂：廣東工業(yè)大學輕工化工學院副教授，碩士生導師，廣東省珠江高層次人才計劃-青年拔尖人才。主要圍繞小分子有機熒光探針的設計及其生物識別應用展開研究。在Chemical Science, Biomaterial, Biosensors and Bioelectronics, Chemical Communication等重要期刊發(fā)表SCI論文三十多篇。主持承擔國家自然科學基金項目2項。