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東南大學(xué)葛麗芹教授課題組 Small：在微氣泡上組裝金屬-多酚網(wǎng)絡(luò)一步制備功能性超薄微膠囊
2023-08-30  來源：高分子科技

  金屬-多酚網(wǎng)絡(luò)（MPNs）基于酚類配體與金屬離子之間的配位作用具有可快速制備、普遍適用性以及pH響應(yīng)和優(yōu)異的生物相容性等優(yōu)勢。目前，通過在硬模板顆粒上一步組裝MPNs并結(jié)合有機(jī)溶劑或水溶液來溶解模板可快速制備中空微膠囊。然而，這些空心微膠囊的關(guān)鍵應(yīng)用，如藥物遞送，通常需要藥物分子能容易地進(jìn)入中空內(nèi)部。因此對于硬模板方法，不可避免的模板去除步驟可能會影響隨后功能物質(zhì)在膠囊內(nèi)部的封裝（Post-encapsulation）或膠囊形成過程中客體分子的原位封裝（Pre-encapsulation）。特別是，當(dāng)生物活性物質(zhì)(如基因、蛋白質(zhì)和生長因子)被提前封裝時，模板溶解可能會對其生物功能產(chǎn)生影響。



  2023年8月28日，東南大學(xué)葛麗芹課題組在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Small上在線發(fā)表題為“Assembly of Metal-Phenolic Networks onto Microbubbles for One-Step Generation of Functional Microcapsules”的研究論文，該研究首次報道了金屬-多酚網(wǎng)絡(luò)在牛血清白蛋白微氣泡上的一步組裝，從而無需模板溶解即可構(gòu)建功能性MPNs中空微膠囊，從源頭上解決了核溶解帶來的一系列問題。此外，該微氣泡模板還能作為功能性物質(zhì)的載體，可在膠囊一步組裝過程中同時實現(xiàn)對藥物分子的高效預(yù)封裝。 近年來，通過在模板顆粒上一步組裝MPNs可簡單、快速且穩(wěn)定地構(gòu)建中空微膠囊，但該方法未能避免核溶解對功能物質(zhì)封裝的潛在影響。為從源頭上解決核殘留等問題，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)將單寧酸（TA）和金屬離子（FeIII）與牛血清白蛋白（BSA）微氣泡懸浮液混合數(shù)秒，可無需溶核一步形成大量的MPNs中空微膠囊。具體來說，通過加熱和超聲形成的BSA氣泡增加了分子內(nèi)β片層結(jié)構(gòu)，從而保證了氣泡具有足夠的穩(wěn)定性來進(jìn)行后續(xù)的配位組裝。一旦加入TA和FeIII，TA與BSA的絡(luò)合作用以及FeIII的配位競爭進(jìn)一步增加了BSA蛋白中連接α-螺旋段的短鏈結(jié)構(gòu)的百分比。這反過來降低了BSA氣泡的穩(wěn)定性，使得氣泡內(nèi)的空氣有逃逸的“出口”。同時，TA與FeIII形成的膠囊殼具有半滲透性，進(jìn)一步為空氣逃逸提供了“通道”，從而無需模板去除，一步形成BSA-TA-FeIII膠囊。該氣泡模板法具有普遍適用性，可用于制備其他MPNs微膠囊，如BSA-TA-CuII和BSA-TA-NiII等。最后，基于微氣泡為模板制備的MPNs膠囊可以被進(jìn)一步功能化或修飾，如裝載磁性納米顆粒、通過共價或物理作用來預(yù)封裝模型藥物分子，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中顯示出巨大的前景。 


通過將金屬-多酚網(wǎng)絡(luò)組裝到BSA微氣泡上一步合成微膠囊的示意圖（圖源Small）


  該研究論文于2023年8月在國際頂級期刊《Small》發(fā)表，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士生譚鑫為第一作者，葛麗芹教授為該論文通訊作者。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202305325

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