乏氧是多數(shù)實(shí)體**的常見特征，主要是因?yàn)?*快速增殖引起的耗氧量增加和**脈管系統(tǒng)改變導(dǎo)致的供氧不足。**的乏氧特性以及隨之而來的高度還原性環(huán)境，為**選擇性成像及靶向**提供了重要靶點(diǎn)。目前常見的乏氧靶向**遞送策略包括：（1）共價(jià)前藥，將抗****與乏氧響應(yīng)基團(tuán)——如硝基、醌、偶氮等共價(jià)相連形成前藥，在乏氧環(huán)境下，響應(yīng)基團(tuán)被生物還原酶還原，釋放**；（2）納米載藥體系，將抗****負(fù)載于具有乏氧響應(yīng)的納米組裝體中，進(jìn)入**乏氧環(huán)境，響應(yīng)釋放。這兩種方法均表現(xiàn)出良好的**靶向**效果，但仍然存在一定的局限性：共價(jià)前藥的合成純化過程復(fù)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(jié)構(gòu)與分子量不明確和批次重現(xiàn)性差等問題。

基于此，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院郭東升教授、史林啟教授、劉陽研究員、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院黃帆副研究員合作發(fā)展建立了新型的乏氧響應(yīng)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(shè)計(jì)合成了一種乏氧響應(yīng)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(jié)構(gòu)建了超分子前藥，借助偶氮基團(tuán)的乏氧響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)了抗****的靶向遞送（圖1）。該主客體**遞送體系具有多方面的優(yōu)勢(shì)。相比于共價(jià)前藥策略，基于主客體化學(xué)的超分子前藥策略具有易于構(gòu)筑、原形釋放和普適通用等優(yōu)勢(shì)。相比于納米載藥體系，主客體載藥體系結(jié)構(gòu)和分子量明確、批次重現(xiàn)性好。此外，得益于確切的主客體絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)和識(shí)別選擇性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)給定**的定量負(fù)載。

圖1 CAC4A與抗****通過主客體絡(luò)合形成超分子前藥及相應(yīng)的乏氧響應(yīng)傳遞機(jī)制的示意圖

CAC4A作為通用的載藥平臺(tái)

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(lián)反應(yīng)僅需2 h即可獲得，產(chǎn)率高達(dá)90%。與母體杯芳烴相比，CAC4A具有深穴空腔，對(duì)疏水**具有較高的親和力；上緣?mèng)然倌軋F(tuán)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(diǎn)，增強(qiáng)對(duì)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(duì)其中12種給出強(qiáng)的主客體識(shí)別能力（鍵合常數(shù)大于10⁵ м^-1，表1），驗(yàn)證了CAC4A作為載藥平臺(tái)的廣譜通用性。CAC4A的包結(jié)還**改善了**的溶解度和穩(wěn)定性（圖2a和b）。

表1 CAC4A與17種抗****鍵合常數(shù)

圖2 CAC4A增溶**，提升**穩(wěn)定性以及乏氧響應(yīng)、抗血液干擾物研究

CAC4A的乏氧響應(yīng)及可控釋放

為了證明CAC4A具有乏氧響應(yīng)的控制釋放**能力，作者對(duì)比研究了CAC4A和還原產(chǎn)物氨基杯芳烴（NH₂C4A）對(duì)DOX和SiPcN₂的鍵合能力（圖2c，d，f和g），其鍵合常數(shù)差異**，大于三個(gè)數(shù)量級(jí)，為乏氧響應(yīng)的**遞送提供了理論依據(jù)。進(jìn)而，在CAC4A?DOX絡(luò)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(fù)（圖2e），證明CAC4A被還原后，釋放了**分子。得益于CAC4A對(duì)診療試劑的選擇性強(qiáng)鍵合，包合物能夠抗血液干擾物的競(jìng)爭(zhēng)干擾（圖2h和i），避免了在循環(huán)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(hào)隨時(shí)間的推移而逐漸增強(qiáng)，并在注射72小時(shí)后達(dá)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(qiáng)度沒有隨時(shí)間發(fā)生改變（圖3b）。進(jìn)一步的定量分析（圖3c和d）顯示，CAC4A?SiPcN₂組小鼠**的平均熒光強(qiáng)度比SiPcN₂組高2倍，表明了CAC4A?SiPcN₂在**診斷和成像中的應(yīng)用潛力。

圖3 CAC4A?SiPcN₂體成像及量分析

CAC4A?DOX體內(nèi)抗**效果

為了進(jìn)一步驗(yàn)證CAC4A作為一種超分子載體在**靶向**中的應(yīng)用，作者以超分子前藥CAC4A?DOX為例，采用4T1小鼠****細(xì)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(gè)對(duì)照組比較，發(fā)現(xiàn)在降低給藥劑量的情況下CAC4A?DOX組仍表現(xiàn)出**的抗**作用（圖4），且降低了DOX的毒副作用。研究結(jié)果表明，該乏氧響應(yīng)的超分子前藥策略能夠降低給藥劑量，優(yōu)化**的體內(nèi)分布和**富集，進(jìn)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(fā)表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201908435）上。 

圖4 CAC4A?DOX體內(nèi)抗**效果