Angew. Chem. Int. Ed.：分子印跡納米凝膠通過天然蛋白掩飾自身，從而在原位上獲得“隱形”

【引言】

工程納米材料已經作為一種新型治療性藥物而出現，展現出巨大的應用前景。這些材料包括脂質、有機和無機納米粒子，納米膠囊，聚合物藥物共軛物，膠束以及樹狀聚合物。然而，為了成功地將治療試劑運送到靶組織，抵抗與調理蛋白以及它們補體化合物的非特異性結合是避免吞噬細胞的免疫應答和從網狀內皮系統逐漸消失的關鍵。為了獲得這種“隱身”特性，通常是在使用前對親水聚合物進行修飾，譬如聚乙二醇化。這種方法已經被證實幾乎適用于各種納米載體，并且可在血液中有較長時間的循環流通。但是對于某些特定應用來說，有時需要復雜的化學反應來延長其使用壽命，不能實現大規模生產。

近年來，血漿蛋白與納米粒子之間的相互作用在工程納米材料領域引起了廣泛關注。當納米粒子與血漿相互接觸時，他們會吸收不同數量的血漿蛋白，形成蛋白質電暈，這可能會影響它們的功能。譬如，在人類血漿中培育的聚乙二醇化的聚苯乙烯納米粒子與未處理的納米粒子相比展現出更低的蛋白質吸收和更少的非特異性細胞吞噬。雖然，上述蛋白質電暈在體外形成，但是結果有力地證明這種可控的蛋白質電暈組分同樣在體內可影響納米粒子的生物活動。所以，未來通過在體內調節蛋白質電暈的策略將會顯著推進對于癌癥治療的藥物納米載體的發展。

【成果簡介】

近日，神戶大學的Toshifumi Takeuchi（通訊作者）等人成功地提出了一種在體內調節聚合物納米粒子上所形成的蛋白質電暈組分的新策略。在他們的研究中，將白蛋白作為蛋白質電暈的主要成分，即可在納米粒子上形成含有豐富白蛋白的蛋白質電暈。并且這種新設計和合成的白蛋白識別納米粒子，是基于分子印跡、蛋白質電暈調節納米粒子的首例，被稱之為模板聚合技術。由于分子印跡聚合物對于白蛋白的收吸性和選擇性好，故在靜脈注射后，這些分子印跡納米凝膠可通過自身白蛋白的掩護而達到“隱形”的目的，在以后治療性藥物運送方面具有巨大的前景。相關研究成果以“In?Situ by Cloaking Themselves with Native Dysopsonic Proteins”為題于2017年4月28日發表在期刊Angewandte Chemie上。

【圖文導讀】

圖1 分子印跡納米凝膠“隱形”過程示意圖

通過靜脈注射，MIP-NG用白蛋白隱藏自己，從而在原位獲得“隱形”。

圖2 無乳化劑的沉淀聚合構造人類血清白蛋白MIG-NPs的示意圖

一般過程：首先靶蛋白通過共價或非共價鍵與官能單體連接形成模板分子。在模板分子形成后，聚合反應通過交聯劑引發。最后移除模板蛋白，留下與模板蛋白形狀、大小完全相同的互補印記腔。

在這里，無乳化劑的沉淀聚合是在HSA作為模板分子下進行，在此聚合過程中，HSA并未發生變性，隨后HSA通過排阻色譜（SEC）移除。

其中PyA為吡咯烷基丙烯酸酯，作為官能單體；FAm為熒光丙烯酰胺，作為熒光單體；NIPAm為N-異丙基丙烯酰胺，作為共聚單體；MPC為2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸膽堿，作為生物相容單體；MBAA為N,N'-亞甲基雙丙烯酸酰胺，作為交聯劑；交聯度為10%。

圖3 MIP-NGs與NIP-NGs鍵合行為對比以及MIP-NGs對不同血漿蛋白組分的靈敏度

a. 納米凝膠被注射到含有HSA的SPR傳感器上；

b.? MIP-NGs對于HSA、IgG和Fib的靈敏度檢測，通過分別將他們注射到相應的含有HSA的SPR傳感器上；

其中NIP-NGs為非分子印跡聚合物納米凝膠，Fib為纖維蛋白原，IgG為免疫球蛋白G。

圖4 血液中MIP-NGs和NIP-NGs的滯留時間以及半衰期

a. 在血液中納米凝膠的滯留時間（n=5）；

b. 在血液中納米凝膠的半衰期（n=5）；

P值由雙尾t檢驗計算。

圖5 MIP-NGs與NIP-NGs的視覺觀察以及熒光強度對比圖

a）保留在肝臟中的MIP-NGs體內共聚焦熒光顯微圖；

b）保留在肝臟中的NIP-NGs體內共聚焦熒光顯微圖；

c）隨時間的變化，MIP-NGs在血管中的相對熒光強度；

d）隨時間的變化，NIP-NGs在血管中的相對熒光強度；

e）隨時間的變化，MIP-NGs在肝細胞中的相對熒光強度；

f）隨時間的變化，NIP-NGs在肝細胞中的相對熒光強度；

圖6 R-HSA與MIP-NGs之間相互作用的體內FRET觀察圖

ΔF=F-F_0；其中F是在注射MIP-NGs或NIP-NGs后，當R-HSA出現時的熒光強度；F₀是在注射MIP-NGs或NIP-NGs后，當R-HSA消失時的熒光強度；所有的數據都是在注射MIP-NGs或NIP-NGs后，200s至3600s之間熒光強度的平均值。

圖7 腫瘤區域動脈血化的發生致使熒光強度與正常區域相比顯著增加

a）腫瘤區域的體內共聚焦熒光顯微圖；

b）MIP-NGs在海拉腫瘤區域和正常區域中隨時間變化的熒光強度圖；

P值由雙尾t檢驗計算且灰色方形是對于熒光測量的感興趣區域。

【小結】

本文報道了一種在體內調節聚合物納米粒子上所形成的蛋白質電暈組分的新策略。所形成的MIP-NGs對于HSA選擇性高，且在細胞中呈現低毒性。實驗結果表明在向體內注入MIP-NGs后，R-HSA會被迅速捕獲，在MIP-NGs周圍可形成一個含有豐富白蛋白的蛋白質電暈，從而使其具有“隱形”特性。這種基于使用MIP-NGs調節蛋白質電暈的策略，在未來對于遞送治療性藥物和其他與納米藥物有關的試劑方面具有很大的應用前景。

文獻鏈接：Molecularly Imprinted Nanogels Acquire Stealth In?Situ by Cloaking Themselves with Native Dysopsonic Proteins （Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201700647）

該文獻匯總由材料人編輯部納米學術組張虞供稿，材料牛編譯整理。

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