闫强课题组在生物信号响应性聚合物方面取得进展

协会成员动态：复旦大学高分子科学系

　　刺激响应聚合物因其在生物医药领域的广泛应用前景，近年来持续得到学术界特别是在药物传递以及纳米医学方面的深入关注。目前针对传统的物理或化学刺激源已形成了完备的聚合物谱系，但传统响应模式并不能满足某些特定需求且具有生理损伤等缺点。生物信号分子是生物体实现信号转导、细胞活动的活性小分子物质，其调控紊乱或分泌异常是大量疾病的根源。利用信号分子在病理细胞中的过度表达作为生物刺激源，设计生物信号分子响应性聚合物，将有机会原位实现高特异性与选择性的细胞治疗，达到未来精准、个体化治疗的目的。
　　但该目标迟迟难以实现，其原因主要包含两个方面：相对于生物体内其它活性大分子成分（如糖、酶、核酸）等，生物信号分子的细胞稳态浓度极低，只有纳摩尔量级（~10-9 M）；而且信号分子存在大量同源相似物，选择性识别非常困难。而传统认为合成类分子或聚合物的响应阈值只在10-4~10-6量级，难以匹配生物信号分子水平。
　　最近，闫强课题组在生物刺激源的响应性聚合物及其可控自组装方面取得系列进展，先后开发出针对CO，H2S与ONOO三类生物信号分子的响应性聚合物组装体系。这三种分子同属信号转导分子家族，用于调控细胞酶、胞膜通道与蛋白后修饰等生物功能，其异常可引起慢性心脑血管疾病与神经退行性疾病。课题组依托多取代芳香结构容易发生级联反应(cascade reaction)的特点，设计了三类不同的含多取代苯链接单元的主链型聚合物拓扑结构，其中该链节点可被信号分子切断，造成聚合物组装体系的快速解离，释放相应药物，原位精准化治疗病理细胞的信号分子调控紊乱，而对其它正常细胞无作用。主链结构可作为信号放大器，感应极低水平信号分子。临界响应阈值可提升至10-9 M量级，选择性提高103倍以上。
　　基于CO, ONOO, H2S响应性聚合物体系的相关论文相继发表在Chemical Science与ACS Macro Letter等国际重要化学期刊上。针对CO响应性的聚合物体系（ACS Macro Lett. 2017, 6, 458−462）被选为当月Most Read Article被重点报道。论文第一作者分别是课题组硕士生许妙苗、博士生桑伟与博士后张建。

    （摘自复旦大学高分子科学系）