mPEG-TK-DOX（甲氧基聚乙二醇-硫醚鍵-阿霉素）

mPEG-TK-DOX 是以TK連接基團將阿霉素（DOX）與mPEG共價偶聯形成的前藥共軛物。其結構在氧化應激（如腫瘤微環境）條件下，TK鍵斷裂，釋放活性DOX，從而增強腫瘤選擇性殺傷。該結構克服了傳統DOX的系統毒性問題，提升了其治療指數，適用于構建前藥型納米粒、膠束等智能釋藥系統。

一、產品基礎信息與結構分析

中文名稱：甲氧基聚乙二醇-硫醚鍵-阿霉素

英文名稱：mPEG-TK-DOX

別稱：ROS響應型聚乙二醇-阿霉素前藥、硫醚連接的阿霉素PEG化前體、氧化應激誘導可斷裂聚合物藥物共軛物

分子組成：mPEG-TK-DOX 由三部分構成：

mPEG（Methoxy polyethylene glycol）：親水性聚合物，起到延長血液循環時間、提高水溶性、減少毒副作用的作用；

TK（Thioketal）鍵：一種對**活性氧（ROS）**高度敏感的化學連接體，可在氧化應激環境中斷裂；

DOX（Doxorubicin）：阿霉素，是一種廣泛用于癌癥化療的蒽環類*腫瘤抗生素。

連接方式：

阿霉素通過其酚羥基（C14位）或氨基（C3位）與TK基團共價連接；

TK基團通過酯鍵或酰胺鍵與mPEG結合；

結果形成穩定的、在正常生理條件下不釋放藥物、但在ROS環境中快速降解的小分子或聚合物前藥（polymeric prodrug）。

mPEG-TK-DOX 的主要特性：

二、功能機制與刺激響應特性

1. ROS響應性機制

Thioketal鍵是基于兩個硫原子與中心羰基構成的結構，其特點是：

對過氧化氫（H?O?）、羥自由基（·OH）、超氧陰離子（O??）等ROS物質特異性斷裂；

在中性pH和常規生理環境下穩定；

在腫瘤、炎癥、缺血組織等高氧化應激微環境中快速斷裂。

mPEG-TK-DOX 進入體內后通常表現為：

在血液循環中，PEG段保護DOX不被提前釋放；

納米粒或前藥通過EPR效應或靶向機制進入腫瘤組織；

腫瘤細胞內ROS濃度遠高于正常細胞（可達50–100 μM），觸發TK鍵斷裂；

阿霉素從mPEG載體上解離出來，進入細胞核，干擾DNA復制、誘導細胞凋亡。

2. 釋放行為的可控性

穩定性強：在pH 7.4的緩沖液中，mPEG-TK-DOX穩定存在72小時以上；

響應速度快：在50 μM H?O?環境中，4小時內釋放超過60%的DOX；

釋藥位點精準：僅在腫瘤或炎癥組織中釋放，降低全身毒性。

3. 藥代動力學優勢

清除率降低：mPEG保護使得前藥半衰期延長；

肝腎負擔減少：較少的自由DOX進入正常組織；

血腦屏障穿透能力增強：有研究采用mPEG-TK-DOX用于腦瘤模型，改善BBB穿透性。

三、合成方法與質量控制

1. 合成路線簡述：

原料：

mPEG-OH（通常為分子量 2K–5K）

TK二羧酸或TK-NHS酯

Doxorubicin HCl

合成步驟：

① mPEG-TK合成

將mPEG-OH與TK二羧酸通過DCC/NHS或EDC/NHS酯化反應連接，獲得mPEG-TK；

② TK-DOX連接

將TK部分活化為NHS酯，或使用碳二亞胺活化后，與DOX反應連接得到TK-DOX；

③ 純化與表征

使用透析（MWCO 1–3 kDa）、HPLC或SEC純化；

表征工具包括：

NMR：驗證各部分結構；

MALDI-TOF MS：測定分子量；

UV-Vis：監測DOX吸收波長（480 nm）；

HPLC：評估結合率與純度；

DLS（動態光散射）：用于粒徑分析（如制備為膠束或納米粒狀態）；

藥物釋放曲線：檢測在不同ROS濃度下DOX的釋放行為。

四、典型應用場景

1. 腫瘤精準化療

mPEG-TK-DOX 是*腫瘤治療中*具代表性的前藥策略之一，用于以下腫瘤類型：

乳腺癌（尤其HER2+型）

肝癌

胰腺癌

卵巢癌

多發性骨髓瘤

腦瘤（如膠質母細胞瘤）

優點：

避免DOX在心肌、腎臟等正常器官中釋放，減少心毒性；

實現“腫瘤特異性釋藥”；

可通過共裝載策略與抗PD-1、CD47等免疫藥物協同治療。

2. 膠束或納米粒載體平臺

將mPEG-TK-DOX進一步構建為聚合物膠束系統，可增強其水溶性與體內分布性能。其結構為：

疏水核心：DOX段；

疏水-親水界面：TK鍵；

外層親水殼：mPEG

此類膠束尺寸通常在50–100 nm，有利于通過腫瘤EPR效應被動靶向進入腫瘤組織。

3. 多功能藥物遞送系統構建平臺

mPEG-TK-DOX可作為核心結構，與以下功能基團共修飾以構建多功能平臺：

RGD、GE11 等靶向肽；

pH敏感連接器，實現多重響應釋放；

磁性Fe?O?或光熱材料共封裝，實現診療一體；

siRNA共裝載系統，實現化療+基因沉默協同。

五、未來發展前景與研究挑戰

1. 發展趨勢

多刺激響應系統整合：如pH + ROS + 酶等多重刺激響應；

免疫療法協同：mPEG-TK-DOX與PD-L1抗體、TLR激動劑共裝載；

精準化靶向設計：通過接枝GE11、folate、transferrin等腫瘤靶向配體；

跨越血腦屏障應用：腦腫瘤、神經膠質瘤中的定點治療探索；

綠色合成：采用酶促合成、無金屬催化方法提升生物相容性；

前藥納米疫苗平臺：結合抗原+前藥遞送一體化設計，實現癌癥免疫化療協同。

2. 研究挑戰

關于我們 ：

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