Angew. Chem. Int. Ed.：水凝胶中药用蛋白的光控释放

【引言】

重组蛋白和单克隆抗体技术的出现使生物大分子成为新药物的有效来源。生物大分子药物的使用彻底改变了疾病的治疗，但是它的半衰期短，需要频繁注射给药。因此亟需一种药物输送系统作为一个储存器用来随需所变地远程控制药物的释放。

【成果简介】

最近，澳大利亚联邦科学与工业研究组织的Timothy C. Hughes和北京化工大学谭天伟院士（共同通讯作者）等人通过水凝胶内部的金纳米粒子之间的光热作用发展了一种简单的光触发的药物输送系统。在可见光的照射下导致局部升温进而引起水凝胶软化而释放药物，而药物的释放可由金纳米颗粒和琼脂糖的浓度、光照强度、曝光时间来进行调控。重要的是，释放的安维汀药物仍然具有很高的生物活性，并在眼部疾病治疗方面具有一定的疗效。该成果以“Photo-Modulated Therapeutic Protein Release from a Hydrogel Depot Using Visible Light”于12月5日发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。

【图文解读】

示意图1 可见光调控药物输送系统

基于负载聚合物功能化的金纳米颗粒水凝胶非侵入式重复给药

图1 光控升温及水凝胶中释放生物大分子药物

水凝胶负载0.01% w/w金纳米颗粒释放安维汀或阿瓦斯汀。未负载金纳米颗粒的水凝胶作为对照。水凝胶用蓝光激发（508mWcm-2,400-500nm）10分钟三次。

图2 比较不同蛋白质在有光照和无光照下的释放速率

由各自预负载的大分子药物的浓度进行归一化（牛血清白蛋白、免疫球蛋白、抗血管内皮生长因子如安维汀、雷珠单抗、康柏西普）。连续两个开-关循环的可见光调控释放。

图3 释放的安维汀的相对生物活性/血管生长因子结合活性

利用ELISA方法和紫外可见光谱法校准比较释放的安维汀浓度，得出安维汀的生物活性相对于VEGF-165的结合活性达到83-90%。

图4 抑制增殖实验

安维汀的标准品和光控释放表皮生长因子诱导脐静脉内皮细胞增殖。细胞增殖由阿尔玛蓝转染量化。

图5 眼部的光热成像

(a)未负载金纳米颗粒的凝胶在尸体牛眼部的成像图。

(b)负载0.03% w/w的金纳米颗粒的凝胶在尸体牛眼部的成像图。

【展望】

琼脂糖水凝胶的低毒性和多功能性，在治疗慢性眼部疾病方面具有潜在的应用前景。

文献链接：Photo-Modulated Therapeutic Protein Release from a Hydrogel Depot Using Visible Light (Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201610618)

本文由材料人生物材料组邓宏华供稿，材料牛编辑整理。

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