乏氧是多數實體**的常見特征，主要是因為**快速增殖引起的耗氧量增加和**脈管系統改變導致的供氧不足。**的乏氧特性以及隨之而來的高度還原性環境，為**選擇性成像及靶向**提供了重要靶點。目前常見的乏氧靶向**遞送策略包括：（1）共價前藥，將抗****與乏氧響應基團——如硝基、醌、偶氮等共價相連形成前藥，在乏氧環境下，響應基團被生物還原酶還原，釋放**；（2）納米載藥體系，將抗****負載于具有乏氧響應的納米組裝體中，進入**乏氧環境，響應釋放。這兩種方法均表現出良好的**靶向**效果，但仍然存在一定的局限性：共價前藥的合成純化過程復雜，且缺乏廣譜通用性；而各類納米載藥體系通常存在分子結構與分子量不明確和批次重現性差等問題。

基于此，南開大學化學學院郭東升教授、史林啟教授、劉陽研究員、中國醫學科學院黃帆副研究員合作發展建立了新型的乏氧響應的主客體**遞送體系。以第三代超分子主體—杯芳烴為核心骨架，設計合成了一種乏氧響應的分子容器—羧基偶氮杯[4]芳烴（CAC4A）作為新型載體材料，通過主客體包結構建了超分子前藥，借助偶氮基團的乏氧響應特性，實現了抗****的靶向遞送（圖1）。該主客體**遞送體系具有多方面的優勢。相比于共價前藥策略，基于主客體化學的超分子前藥策略具有易于構筑、原形釋放和普適通用等優勢。相比于納米載藥體系，主客體載藥體系結構和分子量明確、批次重現性好。此外，得益于確切的主客體絡合穩定常數和識別選擇性，可以實現對給定**的定量負載。

圖1 CAC4A與抗****通過主客體絡合形成超分子前藥及相應的乏氧響應傳遞機制的示意圖

CAC4A作為通用的載藥平臺

作為一種新型載體材料，CAC4A易于制備，杯[4]芳烴與4-氨基苯甲酸在溫和條件下通過重氮偶聯反應僅需2 h即可獲得，產率高達90%。與母體杯芳烴相比，CAC4A具有深穴空腔，對疏水**具有較高的親和力；上緣羧基官能團一方面賦予了杯芳烴水溶性，另一方面提供了額外鍵合位點，增強對客體分子（特別是正電性客體）的鍵合能力。作者嘗試了17種臨床使用的化療**，CAC4A對其中12種給出強的主客體識別能力（鍵合常數大于10⁵ м^-1，表1），驗證了CAC4A作為載藥平臺的廣譜通用性。CAC4A的包結還**改善了**的溶解度和穩定性（圖2a和b）。

表1 CAC4A與17種抗****鍵合常數

圖2 CAC4A增溶**，提升**穩定性以及乏氧響應、抗血液干擾物研究

CAC4A的乏氧響應及可控釋放

為了證明CAC4A具有乏氧響應的控制釋放**能力，作者對比研究了CAC4A和還原產物氨基杯芳烴（NH₂C4A）對DOX和SiPcN₂的鍵合能力（圖2c，d，f和g），其鍵合常數差異**，大于三個數量級，為乏氧響應的**遞送提供了理論依據。進而，在CAC4A?DOX絡合物中加入0 ~ 400×10^-6 M不同濃度的連二亞硫酸鈉（SDT，一種偶氮還原酶的模擬還原劑）后，DOX的熒光逐漸恢復（圖2e），證明CAC4A被還原后，釋放了**分子。得益于CAC4A對診療試劑的選擇性強鍵合，包合物能夠抗血液干擾物的競爭干擾（圖2h和i），避免了在循環過程中提前脫靶泄露。在活體成像中，以SiPcN₂作為熒光探針，CAC4A?SiPcN₂組在小鼠**中的熒光信號隨時間的推移而逐漸增強，并在注射72小時后達到大水平（圖3a），說明CAC4A在**乏氧條件下釋放了SiPcN₂，熒光被重新激活。相比之下，SiPcN₂組的熒光強度沒有隨時間發生改變（圖3b）。進一步的定量分析（圖3c和d）顯示，CAC4A?SiPcN₂組小鼠**的平均熒光強度比SiPcN₂組高2倍，表明了CAC4A?SiPcN₂在**診斷和成像中的應用潛力。

圖3 CAC4A?SiPcN₂體成像及量分析

CAC4A?DOX體內抗**效果

為了進一步驗證CAC4A作為一種超分子載體在**靶向**中的應用，作者以超分子前藥CAC4A?DOX為例，采用4T1小鼠****細胞皮下荷瘤BALB/c小鼠模型，通過尾靜脈給藥的方式研究了抗**效果。通過CAC4A?DOX組與PBS、CAC4A、DOX三個對照組比較，發現在降低給藥劑量的情況下CAC4A?DOX組仍表現出**的抗**作用（圖4），且降低了DOX的毒副作用。研究結果表明，該乏氧響應的超分子前藥策略能夠降低給藥劑量，優化**的體內分布和**富集，進而提升抗****的靶向**效果并降低其毒副作用。論文以A General Hypoxia-Responsive Molecular Container for Tumor-Targeted Therapy為題在線發表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201908435）上。 

圖4 CAC4A?DOX體內抗**效果