响应性降解的二硫键桥联的有机二氧化硅材料研究进展

近年来,基于介孔二氧化硅纳米粒子的诊疗系统已成为众多科研工作者的研究热点,因为它们展现了良好的生物相容性、响应性控制释放性、肿瘤靶向性等功能。因此,二氧化硅基纳米诊疗系统在纳米生物医药领域中具有巨大的潜力。然而,二氧化硅骨架不可控的降解性以及长时间的体内滞留会导致严重且不可预测的潜在风险,这限制了其临床应用。因此,设法实现二氧化硅骨架的响应性降解性成为解决问题的关键所在。

采用二硫键桥联的有机无机杂化硅源取代传统的无机硅源,可以制备出二硫键桥联的有机二氧化硅材料,其骨架中均匀分布着有机官能团,其密度、含量、种类等均可调控。向二氧化硅骨架中引入二硫键不仅可以使其在生理条件下保持高的稳定性,而且可以实现还原性条件下响应性降解性,这是因为二硫键会响应性断裂打开,进一步可以加速二氧化硅骨架中的硅氧硅键的水解断裂,从而促使骨架快速降解成小碎片,这不仅可以使负载的分子彻底释放出来,而且还有利于从体内清除到体外。活细胞内具有高浓度的谷胱甘肽(GSH),其含有还原性的巯基,从而可以触发二硫键桥联的有机二氧化硅骨架的响应性降解。另外,癌细胞中具有更高浓度的GSH,可以作为响应性刺激源。

采用二硫键桥联的有机二氧化硅骨架来构筑各种各样的纳米治疗系统,一旦它们通过被动或主动靶向方式进入到肿瘤细胞中,骨架中的二硫键会被高浓度的GSH打开,触发纳米系统的生物降解,释放出负载的治疗性分子,同时有利于体内清除。因此,二硫键桥联的有机二氧化硅复合材料可能解决传统二氧化硅材料不可控的降解性以及长时间的体内滞留问题,从而推动其临床应用。

通过对近年来相关开创性工作的分析,阿德莱德大学的乔世璋教授及北京科技大学的杜鑫副教授等科研人员全面性总结了二硫键桥联的有机二氧化硅的可控制备方面的最新进展,并讨论了它们的氧化还原响应性降解行为以及它们的生物相容性和纳米生物医学应用。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm. 201707325)上。