蛋白质与疏水高分子连接可形成两亲性的蛋白质-高分子偶联物,该偶联物可自组装成胶束,不仅可以提高蛋白质半衰期和靶向性,而且可作为纳米载体装载小分子药物和成像剂。然而具有响应性的蛋白质-高分子偶联物胶束的研究甚少,且尚未有体内应用的报道。
高卫平教授课题组在蛋白质表面定点原位生长出具有pH响应性的高分子链,该偶联物在生长过程中可自组装为胶束,将该策略称为定点原位生长诱导自组装技术。
本研究的图示
该研究中,人血清白蛋白被选作为模式蛋白,在其表面定点原位生长出具有pH响应性的聚2-(异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDPA)高分子链,该偶联物在中性或碱性条件下自组装成胶束,并能在pH 6.6以下由于PDPA质子化变为亲水而发生解体。为研究其肿瘤靶向性,将近红外荧光分子吲哚菁绿(ICG)包载在上述偶联物胶束中制作成纳米荧光探针(HDI)。由于ICG包载在胶束核内而发生荧光聚集淬灭,但到达肿瘤时,由于肿瘤微环境的弱酸性,胶束解体,ICG释放出来而恢复荧光,同时由于PDPA质子化带正电,有利于其吸附在细胞表面以及细胞内吞,从而实现肿瘤靶向荧光成像。与没有pH响应性的纳米荧光探针(HHI)相比,HDI表现出了很好的肿瘤累积效果。
小鼠活体成像图,其中ICG为吲哚菁绿,HHI为HSA-PHPMA/ICG(无响应),HDI为HSA-PDPA/ICG(pH响应)
本项研究也表明,在蛋白表面引入pH响应性高分子链可提高蛋白靶向性,药用蛋白可采用此项技术提高药效且降低副作用,同时该响应性蛋白质-高分子偶联物自组装体系也可作为小分子药物载体,从而拓展了蛋白药物和小分子药物的临床应用。
以上成果发表在Biomacromolecules上,论文的第一作者为清华大学医学院博士生李朋勇,通讯作者为高卫平教授。该研究得到国家自然科学基金重点项目(21534006)的资助。
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