综述：基于pH响应性环糊精的纳米系统，用于可控药物递送和癌症治疗

《Inorganic Chemistry Communications》：pH-responsive cyclodextrin-based nanosystems for controlled drug delivery and cancer therapy

智能纳米药物递送系统通过pH响应机制实现肿瘤靶向治疗，其中环糊精（CDs）因其独特的宿主- guest相互作用成为关键载体材料。CDs通过物理封装或化学修饰构建的纳米结构，在肿瘤酸性微环境中（pH 5-6）触发药物释放，克服传统化疗药的低水溶性、靶向性差、生物利用度低等缺陷。研究重点包括功能化CD纳米颗粒、CD-聚合物复合物、磁性纳米载体集成CD、石墨烯-CD复合材料及二氧化硅-CD纳米孔系统。CD基载体通过维持药物稳定性、增强肿瘤穿透性和促进细胞摄取，显著提升治疗效果并降低系统毒性

　　近年来，随着纳米技术的迅猛发展，智能纳米系统在药物递送领域的应用引起了广泛关注。这些系统能够根据肿瘤微环境的变化，如酸碱度（pH）、氧化还原状态（红ox电位）和酶活性，来触发药物的释放。这种响应机制使得药物能够精准地在肿瘤部位释放，从而提高治疗效果并减少对健康组织的损害。在众多刺激因素中，pH响应被认为是一种非常有前景的方法，因为它能够利用肿瘤细胞特有的酸性环境，实现药物的靶向释放。

在这一背景下，自组装超分子系统因其独特的结构和可调控的相互作用，成为开发智能药物递送方法的重要平台。这些系统通过非共价键连接，如静电相互作用、氢键或疏水作用，形成稳定的纳米结构。它们的动态特性使得它们能够与生物系统进行有效的相互作用，并作为高效的药物载体发挥作用。其中，环糊精（Cyclodextrin, CD）因其独特的分子结构，成为构建复杂药物递送系统的重要成分。

环糊精是由多个葡萄糖单元通过糖苷键连接而成的环状寡糖，其分子结构呈现出内外两面的差异。外表面富含羟基，能够与水分子发生氢键作用，而内部的空腔则由碳-碳和碳-氢键构成，能够包裹水分子或容纳多种疏水性分子。这种独特的结构赋予了环糊精双重特性：一方面，其极性区域有助于与水性环境的相互作用；另一方面，其内部微环境则具备一定的疏水性，能够有效封装药物分子。这些特性使得环糊精在药物递送系统中具有广泛的应用前景。

环糊精的这些特性不仅使其在药物递送方面表现出色，还为构建“智能”药物递送系统提供了可能。通过化学修饰，环糊精可以被进一步优化，以提高其对特定药物的封装能力，并增强其在不同环境下的响应性。例如，β-环糊精因其尺寸选择性结合能力，成为构建药物递送系统的重要材料。其空腔大小适中，能够容纳多种客体分子，从而为药物的封装和释放提供了理想的平台。

此外，环糊精在药物递送系统中的应用还具有诸多优势。首先，环糊精具有较低的毒性和良好的生物相容性，这使得其在体内应用时更加安全。其次，环糊精具有良好的生物降解性，能够在体内被代谢，减少对健康组织的潜在影响。第三，环糊精能够有效避免某些生物屏障，如血脑屏障或细胞膜屏障，从而提高药物的递送效率。第四，环糊精能够提高药物的生物利用度、溶解度和稳定性，这对于提高药物的治疗效果至关重要。

在实际应用中，环糊精可以被用于构建多种类型的药物递送系统。例如，功能性环糊精纳米载体可以通过引入不同的官能团，如带电基团、亲水或疏水段等，来增强其在药物递送中的性能。这些纳米载体能够根据肿瘤微环境的pH变化，触发药物的释放，从而实现精准的药物递送。此外，环糊精还可以与聚合物结合，形成聚合物-环糊精复合系统，进一步提高药物的稳定性和释放效率。

环糊精在磁性纳米粒子平台中的应用也显示出良好的前景。磁性纳米粒子能够在外加磁场的作用下实现药物的靶向释放，而环糊精的引入则能够提高这些纳米粒子的生物相容性和药物封装能力。通过将环糊精与磁性纳米粒子结合，可以构建出一种新型的药物递送系统，这种系统不仅能够根据外部刺激（如磁场）实现药物的释放，还能够根据内部pH变化实现更精确的控制。

在石墨烯纳米结构中，环糊精的应用同样具有重要意义。石墨烯因其优异的物理化学性质，成为构建药物递送系统的重要材料。然而，石墨烯的表面容易与生物分子发生相互作用，从而影响其药物递送效率。通过将环糊精引入石墨烯纳米结构中，可以有效提高其生物相容性，并增强其对药物的封装能力。这种结合不仅能够提高药物的稳定性，还能够根据肿瘤微环境的pH变化实现药物的释放。

在二氧化硅纳米粒子中，环糊精的应用也展现出良好的前景。二氧化硅纳米粒子因其良好的生物相容性和可调控的表面性质，成为构建药物递送系统的重要平台。通过将环糊精引入二氧化硅纳米粒子中，可以提高其对药物的封装能力，并增强其在不同环境下的响应性。这种结合不仅能够提高药物的稳定性，还能够根据肿瘤微环境的pH变化实现药物的释放。

综上所述，环糊精在药物递送系统中的应用具有广泛的意义。其独特的分子结构和可调控的相互作用，使其成为构建智能药物递送系统的重要材料。通过不同的化学修饰和组合方式，环糊精可以被用于构建多种类型的药物递送系统，如功能性环糊精纳米载体、聚合物-环糊精复合系统、磁性纳米粒子平台、石墨烯纳米结构和二氧化硅纳米粒子。这些系统不仅能够根据肿瘤微环境的pH变化实现药物的释放，还能够提高药物的生物利用度、溶解度和稳定性，从而实现更有效的癌症治疗。

环糊精在药物递送系统中的应用还具有良好的发展前景。随着纳米技术的不断进步，环糊精可以被进一步优化，以提高其在不同环境下的响应性。例如，通过引入不同的官能团，环糊精可以被用于构建更加复杂的药物递送系统，从而实现更精准的药物释放。此外，环糊精还可以与其他纳米材料结合，形成更加多功能的药物递送系统，提高其在不同治疗场景中的适用性。

环糊精在药物递送系统中的应用还能够有效避免某些生物屏障，提高药物的递送效率。例如，环糊精可以被用于构建能够穿越血脑屏障的药物递送系统，从而提高药物在中枢神经系统中的分布。此外，环糊精还可以被用于构建能够穿越细胞膜屏障的药物递送系统，提高药物在细胞内的摄取效率。这些特性使得环糊精在药物递送系统中具有重要的应用价值。

在实际应用中，环糊精的药物递送系统已经展现出良好的效果。例如，一些研究表明，环糊精可以被用于构建能够根据肿瘤微环境pH变化释放药物的系统，从而提高药物的治疗效果。此外，环糊精还可以被用于构建能够根据肿瘤细胞内部pH变化释放药物的系统，实现更精准的药物递送。这些系统不仅能够提高药物的生物利用度，还能够减少对健康组织的损害，从而提高治疗的安全性和有效性。

环糊精在药物递送系统中的应用还能够提高药物的稳定性。例如，一些研究表明，环糊精可以被用于构建能够保护药物分子免受降解的系统，从而提高药物的治疗效果。此外，环糊精还可以被用于构建能够提高药物在体内的稳定性，减少其在体外的降解，从而提高药物的生物利用度。

总之，环糊精在药物递送系统中的应用具有重要的意义。其独特的分子结构和可调控的相互作用，使其成为构建智能药物递送系统的重要材料。通过不同的化学修饰和组合方式，环糊精可以被用于构建多种类型的药物递送系统，如功能性环糊精纳米载体、聚合物-环糊精复合系统、磁性纳米粒子平台、石墨烯纳米结构和二氧化硅纳米粒子。这些系统不仅能够根据肿瘤微环境的pH变化实现药物的释放，还能够提高药物的生物利用度、溶解度和稳定性，从而实现更有效的癌症治疗。