北京大学林志强研究员团队 ACS AMI：还原响应性可调谐的聚合物纳米反应器

2022-08-22 来源：高分子科技

近日，北京大学基础医学院林志强研究员团队合成了具有聚合物内核和白蛋白外壳结构的化学可调纳米反应器（CAN）组合库，实现了对纳米反应器氧化还原响应度的精确调控。在一系列CAN荧光探针中，荧光激活效率可通过改变外壳白蛋白修饰密度调节，还原响应灵敏度（对还原型谷胱甘肽GSH的响应性）可通过纳米粒核心中聚合物疏水嵌段的pKa特性来调节。CAN荧光探针由于这种独特的可调谐的氧化还原响应性，特别适用于体内复杂生理环境中的探针筛选和优化。这项研究为操纵核/壳纳米反应器或调节生物响应纳米材料的性能提供了一种新的设计策略。该工作以“Polymeric Nanoreactors with Chemically Tunable Redox Responsivity”为题发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志（ACS Appl Mater Interfaces. 2022 Aug 19. doi: 10.1021/acsami.2c07663）。该文章第一作者是北京大学基础医学院博士生龚礼栋。该研究得到了国家自然科学基金和北京市自然科学基金等多项基金的资助。

图1 CAN组合库的响应模式与体外荧光激活效果

近年来，文献中已报道多种氧化还原敏感性纳米探针，但绝大部分报道的材料均为单一纳米颗粒，在进一步转化的过程中往往存在两方面的问题：第一，单一探针无法实现在体内复杂生理环境中的筛选和优化；第二，已报道的绝大多数探针仅在10 mM以上GSH中测试了还原响应性，响应能力有待进一步改善。为此，本研究构建了可调谐响应性的荧光纳米探针组合库，包含了5种结构相似但响应能力不同的纳米探针。在该探针组合库中，5种CAN可分别响应0.6 mM，0.8 mM，1.0 mM，2.0 mM和3.0 mM的GSH水平，并且这种响应行为可被精确操控。该系列探针可作为“先导探针”，用于体内复杂环境下的候选探针的筛选与优化。

图2 CAN纳米粒的体外荧光激活效果

该工作是林志强研究员团队近年来关于生物响应性纳米材料相关研究的最新进展之一。该课题组致力于生物响应性纳米材料的研究与应用。生物响应性纳米材料在肿瘤、病毒感染等疾病的诊疗方面发挥重要作用。该团队早在2019年即报道了能够对体内外还原水平做出响应的谷胱甘肽激活的纳米反应器（ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 33667?33675），高效地实现了对肿瘤组织的精准成像，同时可以精准识别肿瘤边界。此外，该团队提出了基于梯度pH敏感纳米粒的抗病毒策略（Adv. Mater. 2022, 34, 2109580），通过梯度 pH 敏感 (GPS) 聚合物纳米探针库，精确成像了病毒感染导致宿主细胞膜pH微小改变的动态酸化过程。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c07663

下载：Polymeric Nanoreactors with Chemically Tunable Redox Responsivity

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（责任编辑：xu）

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