近日,国际微纳生物领域权威期刊《Small》(影响因子13.3)报道了公司“微纳生物技术”创新团队孟涛教授的研究成果“Microbially Inspired Calcium Carbonate Precipitation Pathway Integrated Polyelectrolyte Capsules (MICPC) for Biomolecules Release”中文译名:“受微生物启发的整合碳酸钙颗粒合成通路的聚电解质微囊(MICPC)用于缓释生物分子”(DOI: 10.1002/smll.202306877)。论文第一作者为伟德国际1946源于英国苑昊讲师,通讯作者为孟涛教授,伟德国际victor1946为第一署名单位。
聚电解质络合,是指带有相反电荷的聚电解质之间发生结合的过程,是合成微米、纳米级药物递送载体的重要策略。在这个过程中,正电荷的聚电解质与负电荷的聚电解质之间相互吸引形成复合物。然而,由于电荷屏蔽效应,此复合物在生理环境中稳定性有限,从而导致基于聚电解质络合策略形成的载体会突释药物,影响治疗效果,限制了聚电解质复合物的潜在应用。受细菌通过尿素分解通路在其自身表面形成碳酸钙颗粒的启发,并基于本课题组近年来在全水相乳液以及催化领域的工作积累(ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14, 4, 5009-5016;Chemical Engineering Journal, 2022, 454, 140276;Small Methods, 2022, 2201309),作者提出在聚电解质复合物中原位矿化产生碳酸钙颗粒,以稳定聚电解质复合物,实现在生理环境中缓释药物(图1)。结果显示,相比于基于聚电解质络合形成的微囊1天内突释80%药物,本研究提出的基于碳酸钙颗粒的聚电解质微囊(MICPC)以每天3-10%的速率缓慢释放药物。并且,通过调控合成的碳酸钙颗粒数量可对MICPC的释放动力学进行精细调控。此外,MICPC通过生物相容的双水相体系制备,可用于包封生物活性药物并保持其活性,并可在生理环境中缓释包封的药物以治疗相关疾病。在本研究中,MICPC用于包封及缓释过氧化氢酶,且由于其自身携带负电荷可定植于带有正电荷的炎症部位,以有效清除细胞内活性氧及缓解炎症。这项研究为聚电解质复合物在生理环境中的应用提供了通用策略,为生物药物保存与递送提供全新平台。
图1 受尿素分解细菌启发,构建仿生矿化的聚电解质微囊MICPC(缓释)及其与普通聚电解质微囊(突释)在生理环境中释放行为对比,且此MICPC可用于治疗肠道炎症疾病
本研究受到国家自然科学基金项目(22204130, 22378336, 21776230)、四川省科技厅项目(2021YFN0129, 2022NSFSC1211)、中央高校基础研究基金(2682021ZTPY031, 2682023ZTPY048)的资助。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202306877
课题组主页:https://faculty.swjtu.edu.cn/mengtao/zh_CN/index.htm
文字/苑昊