刺激响应性聚合物在生物医药领域中的应用

mabi201500440-abs-0001-m刺激响应性聚合物的化学结构、生物化学性质或物理性质在外界环境如酶、光、pH、温度、离子强度等的作用下会发生变化。由于这些独特的性质,刺激响应性材料在生物技术及生物医学领域的应用得到了广泛的研究。其中氧化敏感性材料能够对细胞产生的活性氧成分(ROS)产生响应,因此受到了很多关注。ROS广泛存在于生物组织中,在细胞的信号传导过程中起着重要作用。在正常组织中它们不断产生、转运并消耗,浓度保持动态平衡从而维持正常的新陈代谢活动。然而,当ROS过多的产生并且不能被细胞内的还原性物质中和,他们会对细胞成分如脂质、蛋白质和DNA等产生损害作用。研究表明,长期的氧化压力和许多疾病相关,如癌症、糖尿病、关节炎、心肌梗塞及神经退行性疾病等。而氧化响应性聚合物在ROS存在条件下表现出独特的性质,例如亲疏水性的改变和化学键断裂引起的聚合物降解。这类聚合物在ROS的检测和清除、药物的传输以及细胞保护方面具有重要的应用前景。

在近期Macromolecular Bioscience出版的综述文章中,中科院长春应化所陈学思课题组对代表性的ROS响应性化学结构进行了总结。大量基于这类化学结构的聚合物被设计和制备,并用于构建纳米粒子或宏观网络支架。文中总结了不同种类聚合物形成的材料对局部氧化微环境的响应性行为,并对它们在体内药物传输、组织工程及抗氧化细胞保护等方面的应用进行了讨论。ROS响应性材料可以和体内变化的生物信号进行动态相互作用,越来越多的工作集中于此类材料的设计和制备,并探索其在生物医学领域的应用。如何制备高灵敏度的材料同时材料不与正常浓度的ROS相互作用,并且材料性质变化的过程与ROS浓度变化的过程相一致是制备新的ROS响应性材料应考虑的关键性因素。