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  刺激響應聚合物自發現以來，研究者一直致力于藥物載體方面的應用。溫敏聚合物載體是依靠溫敏聚合物負載藥物的“藥物中轉站”，通過溫度刺激發生相變來加載和釋放藥物，防止藥物對人體組織產生毒性以及藥物在體內的過早降解。

  溫敏聚合物可分為低臨界溶解溫度（LCST）聚合物和高臨界溶解溫度（UCST）聚合物，其中具有UCST的聚合物載體由于在溫度升高至UCST以上時迅速解離，使負載的藥物完全釋放，因此與 LCST 聚合物載體相比，UCST 聚合物是更有應用前途的藥物載體。近期，華南理工大學賈永光在《Chem. Eng. J.》上發表了題為“Upper critical solution temperature polymeric drug carriers”的文章（DOI：10.1016/j.cej.2021.134354），首先按照結構介紹了具有潛在應用價值的UCST聚合物，繼而將UCST聚合物載體按其形式分為UCST聚合物膠束、UCST聚合物表面及UCST聚合物凝膠（圖1），全面綜述了近五年來不同形式的UCST聚合物載體在疾病治療方面的應用，最后對這一新興藥物遞送系統的巨大應用潛力和仍存在的挑戰提出了總結和展望。

圖1. UCST聚合物膠束、表面和凝膠的藥物釋放過程。

UCST聚合物膠束

  UCST 聚合物在UCST以下由于親疏水相互作用而自組裝成膠束或聚集體，同時將疏水性藥物包裹在內部。隨著溫度升高到 UCST 以上，膠束或聚集體表現出熱響應而分解，從而使藥物釋放。研究表明，癌細胞的溫度高于正常細胞，因而UCST聚合物膠束可能會選擇性的在腫瘤組織釋放藥物。但體內溫度波動大，在沒有外界干預的情況下使藥物完全釋放是不容易實現的。在膠束中引入光熱劑，如吲哚菁綠 (ICG)、碳菁染料（IR780），在激光、微波或射線的照射下由于光熱轉換而觸發UCST聚合物載體的相變，進而實現按需可控的藥物釋放（圖2）。由于有機光熱劑在近紅外光照射幾分鐘后容易被光漂白，失去光熱轉換作用，使藥物不能完全釋放。將無機光熱劑引入UCST聚合物載體中，特別是CuS NPs不僅具有顆粒小、成本低、細胞毒性低、分散性好等優點，其高光熱轉化率可以達到殺死甚至消融癌細胞的效果，同時可用于 PA 成像以實時監測腫瘤大小、位置和轉移。因此，UCST聚合物載體在協同光熱治療和化療中具有廣闊應用前景。

圖2. NIR觸發藥物釋放的UCST聚合物載體。

UCST聚合物表面

  將疏水性藥物負載到膠束中會改變聚合物膠束的UCST，進而影響藥物的完全釋放。同時，聚合物的UCST通常隨著聚合物濃度的降低而降低，從而導致藥物過早釋放。將 UCST 聚合物附著在一些無機材料的表面，構建 UCST 聚合物表面，不僅可以增強UCST聚合物載體的穩定性，還可以實現高藥物包封率和按需藥物控釋。例如，介孔二氧化硅納米粒子（MSN）具有多孔結構，內部為通道或連接孔隙的中空結構。藥物可以封裝在 MSN 內部，MSN表面的UCST聚合物充當藥物受控釋放的“門”（圖3A）。這種結構可以負載更多的功能性分子并有效防止藥物泄漏。微針（MNs）貼片是一種新型的透皮給藥方式，將載藥的UCST聚合物膠束注入MNs中制備NIR觸發的藥物釋放MNs貼劑（圖3B）。這種透皮給藥系統為慢性疾病的臨床治療提供了可能，如糖尿病等需要自主控制藥物釋放的疾病。

圖3. (A) 基于二氧化硅的UCST聚合物表面；(B) 基于UCST聚合物的微針貼片。

UCST聚合物凝膠

  UCST聚合物凝膠在UCST以上膨脹而不發生解離，因此比聚合物膠束更有利于藥物的持續釋放。此外，由于水凝膠的剪切變稀特性，在病變組織附近注射將提高治療效果并減少對正常組織的副作用，有望用于局部給藥系統。特別是尺寸與膠束類似的納米凝膠，但其內部具有交聯結構的三維網絡，因此在溫度高于UCST時仍然保持核殼結構，并且不受稀釋的影響。這些可注射水凝膠可以同時封裝更多的藥物或其他功能分子，其豐富的藥物供應和按需藥物釋放行為可以避免患者重復給藥。

  文章第一作者為華南理工大學在讀碩士生樂夢琪，導師為賈永光副研究員，通訊作者為華南理工大學賈永光和廣東工業大學張華堂。 

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472105926X?via%3Dihub

作者簡介

  賈永光：華南理工大學材料科學與工程學院/國家人體組織功能重建工程技術研究中心副研究員，華南理工大學高層次引進人才，研究方向為生物醫用高分子材料設計與超分子性能調控。目前在Prog. Mater. Sci.、Angew. Chem. Int. Ed.、Acta Biomater.、Macromolecules等著名期刊上發表論文60余篇，申請中國發明專利15件，其中8件獲得授權，其研究成果入選國家自然科學基金委優秀成果。同時擔任Adv. Funct. Mater.、Biomacromolecules等國際知名期刊審稿人；擔任《材料研究與應用》青年編委，廣東省材料研究學會青委會委員等學術兼職。

  張華堂：廣東工業大學輕工化工學院副教授，碩士生導師，廣東省珠江高層次人才計劃-青年拔尖人才。主要圍繞小分子有機熒光探針的設計及其生物識別應用展開研究。在Chemical Science, Biomaterial, Biosensors and Bioelectronics, Chemical Communication等重要期刊發表SCI論文三十多篇。主持承擔國家自然科學基金項目2項。