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清華大學(xué)許華平教授團(tuán)隊(duì)《ACS Nano》：活細(xì)胞內(nèi)超支化聚合 - 有效規(guī)避癌細(xì)胞的耐藥性
2023-06-14  來源：高分子科技

  細(xì)胞環(huán)境富含大量的生物大分子及活性物種，為實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此構(gòu)建一個(gè)可以在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的“細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室” , 賦予其具有特定合成功能的“化學(xué)工程師”，對于探索細(xì)胞內(nèi)的生理過程及生物診療有著重大的意義。然而目前所報(bào)道的均為基于活細(xì)胞內(nèi)的一維聚合反應(yīng)，尚未見到在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合反應(yīng)的研究及其對細(xì)胞生理活動(dòng)的影響。



  超支化聚合物，作為重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物，因其獨(dú)特的三維球狀結(jié)構(gòu)和特殊的性質(zhì)引起了越來越多的研究關(guān)注。考慮到超支化聚合物在生物治療中的獨(dú)特優(yōu)勢，如具有表面積較大的靶位點(diǎn)和抵抗細(xì)胞外排效應(yīng)的超支化結(jié)構(gòu)，清華大學(xué)許華平教授課題組報(bào)道了基于有機(jī)碲的細(xì)胞內(nèi)超支化聚合，來有效規(guī)避癌細(xì)胞的耐藥性。如圖1所示，利用有機(jī)碲化物的超靈敏的氧化還原反應(yīng)能力，開發(fā)了一種可以被活細(xì)胞內(nèi)的ROS引發(fā)的超支化聚合；所獲得的Te-O聚合物能夠通過Te(+4)和硒蛋白之間的相互作用來抑制細(xì)胞內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)，從而誘導(dǎo)癌癥細(xì)胞的選擇性凋亡。同時(shí)，超支化聚合物能夠在細(xì)胞內(nèi)聚集成支鏈納米結(jié)構(gòu)，有效地規(guī)避癌細(xì)胞藥物外排泵的作用，延長其在細(xì)胞內(nèi)的滯留時(shí)間，從而獲得持久有效的治療效果。 


圖1. B3-Te介導(dǎo)的活細(xì)胞內(nèi)超支化聚合及其在細(xì)胞內(nèi)的作用。


  作者合成了具有ROS響應(yīng)的含碲的B3-Te單體，該單體含有三個(gè)碲原子用于氧化聚合。由于有機(jī)碲的氧化還原性質(zhì)，B3-Te對ROS表現(xiàn)出超靈敏的反應(yīng)性，并在活細(xì)胞中進(jìn)行超支化聚合。如圖2所示： 


圖2：基于B3-Te的超支化聚合物的形成


  同時(shí)基于碲的超支化聚合物能夠在癌細(xì)胞中聚集成支鏈納米結(jié)構(gòu)，可以很好地避開藥物泵的外排作用，并延長細(xì)胞內(nèi)的滯留時(shí)間，從而確保超支化聚合過程以獲得持久的治療效果 （圖3）。 


圖3：活細(xì)胞中超支化聚合有效規(guī)避癌細(xì)胞泵外排效應(yīng)機(jī)制的研究


  小結(jié)：作者報(bào)道了一種結(jié)合有機(jī)碲化物的超靈敏氧化性和細(xì)胞內(nèi)氧化還原微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞內(nèi)超支化聚合的新方法。該超支化聚合可以選擇性地發(fā)生在癌細(xì)胞中，并引起癌細(xì)胞的凋亡。此外，得到超支化聚合產(chǎn)物，可以在細(xì)胞內(nèi)聚集成支化的納米結(jié)構(gòu)，有效地避開藥物泵的外排作用，產(chǎn)生更高的滯留時(shí)間和持久的治療效果。最后，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞內(nèi)超支化聚合策略能夠有效抑制腫瘤生長并顯示出良好的生物安全性。作者相信，該方法將拓展細(xì)胞內(nèi)聚合的領(lǐng)域，為化學(xué)家深入理解細(xì)胞內(nèi)的不同化學(xué)反應(yīng)與細(xì)胞行為的關(guān)系提供了新的可能。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c03512

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