随着全球可持续化发展的需求日益增强，利用可再生天然高分子制备新型药物载体材料正逐渐成为人们普遍关注的焦点。这些天然高分子通常具有良好的生物相容性和可降解性，使其成为生物医药应用的理想选择。然而，由于其结构中存在较强的氢键网络，这些天然高分子在常规溶剂中通常具有较低的溶解度。这些溶剂要么易燃，有毒或有腐蚀性，要么在应用过程中难以回收，这将对操作人员和环境造成严重的安全问题。此外，为了完全溶解生物聚合物，操作过程中通常需要多步预处理和长时间的机械搅拌，这些都会导致大量的能量消耗，限制天然高分子载体材料的发展。针对这些问题，作为一种新型绿色溶剂，离子液体的引入使在高效溶解生物聚合物的同时，也解决了环境污染问题。近年来，大量基于离子液体制备的天然高分子载体材料被相继研究出来，用以探讨其在药物传输系统和基因治疗中的潜在应用。

  近期，针对现阶段离子液体在天然高分子载药系统中应用的研究进展，华南理工大学陈玲教授团队与英国华威大学谢丰蔚（Fengwei Xie）研究员在Green Chemistry合作发表了题为《基于离子液体的天然高分子药物及基因传输系统的构建》（Ionic liquids for preparation of biopolymer materials for drug/gene delivery: A review）的综述文章。该文章第一作者为博士研究生陈瑾，Fengwei Xie研究员与陈玲教授为共同通讯作者。基于离子液体的物理化学和生物性能，作者讨论了离子液体在天然高分子溶解和载体材料制备过程中的优势。在此基础上，基于离子液体在制备过程中的作用，文章重点探讨了各种制备天然高分子载体材料的策略和原则，以及离子液体在天然高分子药物及基因传输系统中应用的巨大潜力，主要包括以下几个方面：

1. 天然高分子在离子液体中的溶解性能

  由于离子液体的溶解性能是其在载药系统中应用的先决条件，在对离子液体物理化学性能和天然高分子结构因素讨论的基础上，作者分析了目前利用离子液体去溶解天然高分子的优势，例如，离子液体可以直接从蟹壳和虾壳中提取甲壳质。这些提取工艺简单、温和，有效地保留了甲壳质的分子质量和乙酰化程度，从而获得较高纯度的甲壳质。此外，离子液体的使用过后可通过真空干燥或旋蒸的方法从体系中回收离子液体。因此离子液体的使用能够降低化工生产的成本，较少污染物的产生。

2. 天然高分子载体材料在离子液体中的制备及其在载药系统中的应用

  离子液体具有高度可设计性，这使其在天然高分子材料的制备中具有广阔的应用前景。根据离子液体是否参与载体材料，可以将材料制备策略分为两大类：

  一是离子液体在制备过程中仅仅作为溶剂，最终被除去。比如，利用离子液体的溶解性能，将离子液体作为溶解或者反应介质，对天然高分子进行物理或者化学改性，随后采用特定的加工工艺，如静电纺丝，超临界干燥，或者利用合成天然高分子衍生物的性质，如亲疏水两亲性，制备多种剂型的载药材料。此外，选择合适的离子液体来替换微乳液体系中的水相、有机相和表面活性剂，可以制备粒度分布均匀，粒径较小的纳米载体材料。

  二是利用离子液体的两亲性，或其抗菌和抗肿瘤性能，离子液体作为组分参与载药材料的构建。比如，通过其与天然高分子聚合物之间的物理相互作用或化学改性，制备离子液体-天然高分子聚合物来进行活性物质传输或者作为潜在药物本身。

3. 现阶段存在的问题及面临的挑战

  在结论和展望部分，作者提出了基于离子液体构建天然高分子载药系统的远景目标。与此同时，总结了目前离子液体在其应用过程中存在的问题及面临的挑战，主要包括：

  （1）利用离子液体制备的天然高分子载药系统目前仍处于起步阶段，有待进一步朝着刺激响应型和靶向给药型这些智能载药系统发展。此外，离子液体对于某些疏水性药物具有良好溶解性，而离子液体的这种巨大优势尚未被利用于天然高分子载药系统来克服目前疏水性药物难溶解和包埋的缺点。

  （2）为了最终的临床应用，载药材料必须具有较好的生物顺应性和降解性。然而目前对于离子液体的毒性研究仅限于体外细胞实验，没有相应的体内毒理学数据和体外-体内相关性实验。目前应用的离子液体大多数是咪唑基离子液体，具有较高的毒性，应开发新型天然来源的离子液体或深共融溶剂，提高其安全性和降低其毒性。

  （3）在利用离子液体制备材料的过程中，各个过程的绿色化学方面应给与充分考虑。比如，针对目前离子液体的合成方法的复杂性和潜在环境污染性，急需发展新的简单、有效、环境友好的离子液体合成方法。目前仅有少量的研究涉及离子液体的回收利用，对可能残留的离子液体的检测方法和其对于制备的天然高分子载体材料的性能影响研究甚少。这些问题均有待进一步解决。

  本论文通讯作者陈玲：华南理工大学教授，兼任淀粉与植物蛋白深加工教育部工程研究中心及广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室副主任、中国粮油学会玉米深加工分会副会长。长期致力于淀粉修饰改性及应用领域的科研工作，重点开展了淀粉功能化修饰与营养功能调控、淀粉基靶向控制释放载体材料的设计、功能因子靶向控制传输系统的构建、基因水平上淀粉多层次结构与功能的关系、以及离子液体等新型溶剂对于淀粉基材料的构建等前沿性探索研究。近年来，先后主持了国家自然科学基金-广东省联合基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、国家科技支撑计划项目、国家“863”科技计划课题、广东省“扬帆计划”引进创新创业团队项目以及市级、企业合作等科技项目近20多项，同时参与了国家自然科学基金重点项目，“973”计划等60多项科研项目。相关研究成果已发表论文170余篇，他引总数超过2000次，h因子为34，获得国家发明专利100余项：曾获得中国轻工联合会科技进步三等奖、中国商业联合会科技进步二等奖、第38届日内瓦国际发明展金奖、第十一届中国专利优秀奖，广东省专利优秀奖、中国侨届贡献奖和广东省侨联科技创新贡献奖。https://www2.scut.edu.cn/sp/2017/0717/c11280a173283/page.htm

  本文通讯作者谢丰蔚（Fengwei Xie）：于2009年获得华南理工大学制糖工程博士学位，就读研究生期间曾获中国青少年科研创新奖。他先后在加拿大圭尔夫大学（University of Guelph）、澳大利亚昆士兰大学（The University of Queensland）、及英国华威大学（University of Warwick）从事研究工作。曾于2010年在法国斯特拉斯堡大学（Université de Strasbourg）及2018年在美国加州理工学院（Caltech）开展访问研究。目前为华威大学华威制造工程研究院（WMG）的研究员，玛丽·居里学者。他致力于从分子设计，物理化学改性、到新型高成本效益加工工艺的开发等方面推动绿色材料的发展。近年来的工作兴趣主要在于利用涉及新型绿色溶剂的加工技术和材料复合方式来制备高附加值、高性能的天然高分子材料，已取得了一系列研究进展。累计发表学术论文70余篇，总引用次数将近3000，h因子26（Google Scholar）。https://warwick.ac.uk/fac/cross_fac/ias/people/wirl/xie 

  本论文第一作者陈瑾，现为华南理工大学制糖工程专业的博士生。2016-2017年，在澳大利亚昆士兰大学（The University of Queensland）化学工程学院进行联合培养。主要从事淀粉等天然高分子等物理化学改性和功能化、以及利用离子液体制备天然高分子生物医用材料的研究。

  论文链接：https://doi.org/10.1039/C8GC01120F