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  由雙親性聚合物自組裝形成的聚合物膠束是研究最為廣泛的一類納米載體，其疏水性內(nèi)核能夠包載水難溶性藥物，而其親水性殼層可賦予其隱蔽性能（stealthy），并通過(guò)表面功能化制備了眾多類型的靶向輸送膠束，例如BIND Therapeutics公司的前列腺癌PSA靶向功能化PEG-PLA膠束—Accurins。目前，PEG-PLA等聚合物膠束已進(jìn)入臨床應(yīng)用而更多的體系正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。然而，聚合物膠束輸送體系的遞藥效率和治療效果與預(yù)期結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，特別是最近Accurins臨床試驗(yàn)失敗更是一大打擊。造成這一現(xiàn)狀的重要原因是對(duì)聚合物膠束的體內(nèi)清除機(jī)制、在血液循環(huán)中的解離過(guò)程、解離動(dòng)力學(xué)及其影響因素還不非常清楚，特別是三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題還有待于解答：

• ①注射入血液后，聚合物膠束解離速率有多快？解離到什么程度？

• ②聚合物膠束在血液循環(huán)中的清除機(jī)制是什么？肝捕捉的是整個(gè)膠束還是聚合物單鏈（unimers）？也就是膠束解離與被清除的因果關(guān)系是什么？是因膠束解離為聚合物單鏈而被清除？還是因膠束被清除而導(dǎo)致血液中聚合物濃度降低而導(dǎo)致解離（類似于稀釋作用）？

• ③聚合物膠束能夠完整地到達(dá)腫瘤組織嗎？

  只有弄清楚這三個(gè)問(wèn)題才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)高效膠束型載藥系統(tǒng)。例如，若膠束進(jìn)入血液后快速解離為單鏈并被清除，探索PEG密度或結(jié)構(gòu)來(lái)提高膠束的Stealthy能力、表面功能化提高腫瘤靶向能力的努力將是徒勞的。

  最近，浙江大學(xué)化工系申有青教授團(tuán)隊(duì)回答了臨床應(yīng)用的嵌段聚合物聚乙二醇-聚己內(nèi)酯（PEG-PCL）和聚乙二醇-聚乳酸（PEG-PDLLA）膠束的上述問(wèn)題。通過(guò)將聚合物疏水末端偶聯(lián)一對(duì)熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）熒光分子Cy5和Cy5.5，制備了FRET膠束。這種膠束的特點(diǎn)是熒光基團(tuán)不會(huì)釋放、只有膠束解離才能導(dǎo)致FRET消失，因此可以實(shí)時(shí)追蹤聚合物膠束的解離，并通過(guò)測(cè)定膠束中熒光分子FRET效率來(lái)計(jì)算聚合物鏈在溶液中的膠束度，即聚合物鏈以膠束形式存在的百分?jǐn)?shù)，由此評(píng)價(jià)膠束的解離速率和清除機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，在體外靜止條件下，PEG-PCL-FRET膠束隨著稀釋逐漸解離，但在其CMC以下仍有60%以上的膠束度，與蛋白或血清共孵育僅能夠引起膠束少量解離；但當(dāng)溶液通過(guò)微流體通道、在剪切力作用下可引起膠束大量解離至20%以下。

圖1. FRET膠束的原理及其在體內(nèi)的解離過(guò)程和清除途徑。(a) 疏水鏈段分別聯(lián)有Cy5和Cy5.5的PEG-PCL(或PLA)自組裝形成FRET膠束，而一旦解離則FRET熒光消失，其FRET效率與膠束度成正比。(b)膠束作為藥物輸送體系的三個(gè)基本問(wèn)題：①注射入血液后，聚合物膠束的解離速率和解離程度？②聚合物膠束在血液循環(huán)中的清除機(jī)制？清除的是整個(gè)膠束還是聚合物單鏈？③到達(dá)腫瘤組織的是完整的聚合物膠束嗎？(c) 發(fā)現(xiàn)的PEG-PLC(PLA)膠束清除機(jī)制：在血管中剪切力作用下這類軟膠束變形，促使血液蛋白與膠束疏水內(nèi)核相互作用而形成PEG-PCL(PLA)/蛋白復(fù)合物，因而膠束快速解離為聚合物單鏈而被Kupffer細(xì)胞清除。

  PEG-PCL(或PLA)-FRET膠束尾靜脈注射入小鼠體內(nèi)后，膠束迅速發(fā)生解離，1小時(shí)后僅有20%的膠束能夠保持完整性，這種解離速度和程度與劑量（或血液中聚合物濃度）的關(guān)系不大：預(yù)注射空白PEG-PCL膠束、增加PEG-PCL-FRET注射劑量、或用GdCl3抑制小鼠肝臟巨噬細(xì)胞的攝取來(lái)降低聚合物的清除速率，都可以提高血液中的聚合物濃度，但對(duì)血液中的膠束度沒(méi)有影響、仍然很低，這表明PEG-PCL(或PLA)-FRET膠束進(jìn)入血液后會(huì)快速解離為聚合物單鏈unimers。肝臟切片熒光廣譜表明，肝臟中的PEG-PCL主要以單鏈形式存在。血管實(shí)時(shí)成像顯示，PEG-PCL-Cy5.5膠束與Cy5標(biāo)記的鼠白蛋白（MSA-Cy5）進(jìn)入血液后, 很快形成MSA-Cy5/PEG-PCL-Cy5.5單鏈FRET復(fù)合物，且這些復(fù)合物蓄積在肝臟中，這表明在毛細(xì)血管中流體剪切力的作用下，PEG-PCL膠束容易變形而使白蛋白能夠與疏水的PCL核作用，使疏水PCL段有可能進(jìn)入白蛋白的疏水腔而形成白蛋白/PEG-PCL單鏈復(fù)合物，促使膠束解離并形成白蛋白/PEG-PCL單鏈復(fù)合物。腫瘤切片熒光廣譜發(fā)現(xiàn)，腫瘤中的聚合物主要以膠束形式存在，表明血液中的膠束的確能夠到達(dá)腫瘤組織。同時(shí)，PEG-PCL-FRET膠束與HepG2細(xì)胞共孵育后，細(xì)胞膜上的膠束能夠保持完整性，而進(jìn)入細(xì)胞后PEG-PCL-FRET膠束逐漸發(fā)生解離。

  該研究回答了上述關(guān)于PEG-PCL(PLA)膠束的基本問(wèn)題：PEG-PCL和PEG-PLA類軟核膠束注射進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)后，在血液剪切力和血漿蛋白的作用下膠束快速解離為聚合物單鏈而被Kupffer細(xì)胞清除，而整個(gè)膠束則較難被Kupffer細(xì)胞捕獲；血液中的膠束的確可以到達(dá)腫瘤并在腫瘤細(xì)胞膜上穩(wěn)定。該工作為設(shè)計(jì)高效聚合物膠束遞藥系統(tǒng)提供切實(shí)的參考依據(jù)。尤其重要的是，高穩(wěn)定性膠束是設(shè)計(jì)表面功能化膠束的基礎(chǔ)。該成果于近期發(fā)表在ACS Nano，由博士生孫璇嶸和王國(guó)偉共同完成，并得到國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b02830