新型抗癌药物“水凝胶”载体为癌症治疗带来新希望!
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2021-04-08 23:33
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火星译客

水凝胶是常用的药物载体,但要成为抗肿瘤药物的有效载体,需要对肿瘤微环境中的各种刺激作出响应。

现在,来自日本的科学家已经开发出新颖的水凝胶,以响应于肿瘤微环境中的温度和PH值变化,将药物有效地递送至肿瘤部位。这些多刺激响应水凝胶可通过控制药物释放消除肿瘤切除后残留的癌细胞,为有效的癌症治疗提供了希望。

近来的癌症治疗依赖于使用几种来自生物来源的药物,包括不同的细菌和病毒等。但是,这些生物基药物很容易降解,因此在给药至体内后会失活。因此,从癌症治疗的角度来看,有效的在靶肿瘤部位递送和释放这些药物是最重要的。

最近,科学家们发现了独特的三维含水聚合物,称为水凝胶,作为有效的药物传递系统(DDSs).由于这些DDSs具有网状结构和有机组织样的稠度,载入这些水凝胶中的药物保持相对稳定,此外,水凝胶的药物释放可以通过设计它们对某些刺激或环境微小变化(如温度或ph值决定环境的酸度)的反应而膨胀和收缩来控制。例如,当肿瘤微环境中的酸性水平恰到好处时,这些DDSs不是收缩就是膨胀并释放药物。

然而,目前还没有一种方法可以使水凝胶一锅合成法对多种刺激产生反应,并且降解后在靶向肿瘤部分释放药物。直到现在。

现在,在东京科学大学的菊池明彦教授领导的一组科学家报告了独特的可降解水凝胶的生产,这些水凝胶在模仿肿瘤微环境的“减少”环境中对多种条件下的变化做出响应。正如菊池教授观察到的:“为了制备可降解的水凝胶以响应肿瘤微环境的变化而释放药物,我们制备了对温度,PH和还原环境有响应的水凝胶,并分析了它们的性质。”

在发表于《控制释放杂志》上的研究中,菊池一郎与他的东京理科大学的同事,小松昌平博士,田野敏之女士和安藤裕女士以及他的研究合作者。大阪大学的Taka-Asoh-详细说明了由合成聚合物聚乙二醇二缩水甘油醚和含硫有机化合物胱胺设计这些新型水凝胶的步骤。响应低温,这些水凝胶在生理温度下收缩时会膨胀。另外,水凝胶由于具有叔氨基而对PH变化做出反应。这里必须注意。由于肿瘤细胞中的糖酵解作用,肿瘤微环境的pH在5.5至6.5之间波动。在这种环境下的还原条件下,水凝胶由于二硫键的断裂而降解,并变为低分子量水溶性低聚分子量水溶性低聚物,易于从体内排出。

为了进一步测试它们的药物释放特性,科学家们利用这些水凝胶的温度依赖性溶胀-脱溶行为,在酸性或还原性条件下测试药物的控制释放。结果表明,通过改变温度可以改变水凝胶聚合物网络的网孔大小,从而可以控制药物的载药量。此外,网络中的水凝胶网络结构和静电相互作用确保了蛋白质保存完好,直至交付,不受周围环境pH值变化引起的水凝胶膨胀和收缩的影响。科学家们发现,载入的蛋白质药物只有在还原条件下才能完全释放。

利用这些水凝胶及其提供的易处理性,医生也许很快就能设计出针对患者的“定制”水凝胶,从而极大的促进了个性化药物的发展。除此之外,这种新的DDS还提供了一种杀死术后残留的癌细胞的方法。正如菊池教授所说:“在癌症切除后将这种材料植入患处可能会消除残留的癌细胞,使其成为更强大的治疗工具”。

随着癌症在全球范围内日益增强的钳制作用,需要改变方案并对其进行升级,以实现定制有效的治疗。这种独特且简单的设计技术可以产生多种刺激响应的水凝胶,以有效的将药物递送至目标肿瘤部位,这可能只是为了应当癌症给人类带来的挑战而提出的几种有前途的技术之一。

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