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  由兩親性嵌段共聚物通過自組裝形成的聚合物囊泡，具有穩定性高、包載能力強的優點，作為藥物載體材料受到廣泛的關注。刺激響應型聚合物囊泡能對外界刺激產生響應，可應用于靶向藥物傳遞、可控釋放等領域。活性氧類(ROS)作為生物體內有氧代謝的副產物，因其強氧化性和在腫瘤和炎癥組織的特異性富集而作為一種刺激源，可刺激氧化響應性囊泡作出反應。而要真正將這類聚合物囊泡應用于生物醫用領域，其生物相容性十分關鍵。

  聚類肽(polypeptoid)是一類酰胺鍵上的質子被取代的聚氨基酸分子，具有良好的生物相容性。因為分子間和分子內不存在氫鍵相互作用，聚類肽能夠溶解于大部分有機溶劑，和常規的聚肽(polypeptide)分子相比更易制備和應用。法國巴黎高科化學學院李敏慧教授和浙江大學凌君教授合作，設計制備了一種完全由聚類肽構成的氧化響應性聚合物囊泡。這種共聚物的疏水段是一種側鏈含硫醚鍵的新型聚類肽：聚(N-3-甲硫基丙基甘氨酸) (PMeSPG)，親水段則由具有優良水溶性和抗蛋白粘附能力的聚肌氨酸(PSar)構成。共聚物通過兩種N-硫代羧基內酸酐(MeSPG-NTA和Sar-NTA)的順序分段投料聚合合成(圖1)。通過納米沉淀法、雙乳液法等自組裝方法，PMeSPG-b-PSar能分別形成納米和微米尺度的聚類肽囊泡。

圖1. 共聚類肽PMeSPG-b-PSar的合成與自組裝

  PMeSPG-b-PSar的氧化響應性來自于側鏈硫醚鍵在氧化條件下轉化為高度親水的亞砜基的反應，這會導致PMeSPG段的親疏水性發生徹底轉變，從而使得囊泡失穩崩解。經納米沉淀法形成的納米囊泡在雙氧水(H₂O₂)溶液處理下完全消失，只剩下極少數松散絮狀結構。而在共聚焦顯微鏡的表征下，由雙乳液法獲得的微米囊泡(尼羅紅標記)在8.8 mM H₂O₂刺激下隨時間逐漸崩解的過程被完整記錄下來。如圖2A所示，在加入H₂O₂刺激后，囊泡隨著膜結構的繃緊而首先形成更規整的球形結構，接著囊泡膜開始抖動，且抖動隨時間愈發劇烈，囊泡膜表面形成許多孔隙，最終在225 s左右囊泡完全崩解。動態的核磁跟蹤(¹H NMR，圖2B)轉變揭示了囊泡內共聚物在氧化條件下的結構和行為變化。

圖2. (A)共聚焦顯微鏡下，一個PMeSPG-b-PSar囊泡在8.8 mM雙氧水刺激下隨時間的崩解過程。Scale bar = 25 mm。(B)囊泡樣品(重水作為溶劑)在H₂O₂作用下的¹H NMR譜圖隨時間的變化。

  在證明了囊泡的氧化響應性后，作者將一種疏水的光敏劑，四苯基卟啉(TPP)引入到PMeSPG-b-PSar囊泡體系中。TPP可通過疏水相互作用附著在囊泡膜上。在光刺激下TPP會生成單線態氧(¹O₂)等ROS，引起囊泡崩解(圖3A)。這樣，光作為一種更為可控的刺激源可實現囊泡的響應性行為。如圖3B所示，在共聚焦顯微鏡的激光(HeNe 543 nm)照射下，負載TPP的聚類肽囊泡同樣能發生響應性的解散。如圖3C所示的虛線內區域經較長時間(15 min左右)的激光集中照射，虛線內的囊泡完全消失，而在其余位置仍有較多的囊泡分布。以¹O₂氧化為介導，負載TPP的PMeSPG-b-PSar囊泡的響應性崩解可以通過光刺激可控實現。細胞毒性試驗結果證明了PMeSPG-b-PSar囊泡具備優良的生物相容性。PMeSPG-b-PSar聚類肽囊泡所展現的這些優異特性使其在藥物傳遞、生物檢測、微納米反應器等應用中具有廣闊的應用前景。

圖3. (A) 引入TPP，在光照刺激下激發生成¹O₂，使得囊泡因氧化響應性而崩解的示意圖。(B)兩個負載有TPP的PMeSPG-b-PSar囊泡在共聚焦顯微鏡激光照射下隨時間的崩解過程。(C) 在共聚焦顯微鏡觀察中的一區域在長時間的觀察實驗前(I)和實驗后(II)的囊泡分布情況。虛線所示區域均經過共聚焦激光的約15 min集中照射。

  以上成果發表在Biomacromolecules (DOI: 10.1021/acs.biomac.9b00713)，第一作者是浙江大學博士生鄧揚威，他曾作為聯合培養博士生到巴黎李敏慧教授課題組進行合作研究。該研究得到法國國家研究基金（ANR）、中國國家自然科學基金、中國留學生基金的資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.9b00713