新型稳定的“三明治”环糊精包载体系：通过将亲脂性S-亚硝基硫醇与环糊精结合，实现一氧化氮的可控释放

开发了基于环糊精（CD）包埋的S-亚硝基-1-Adamantane thiol（SNAT）新型NO释放系统。通过HP-β-CD与SNAT形成稳定的“ sandwich”复合物，显著提升水溶性和稳定性，可在生理pH下抵抗金属离子破坏。NO释放可由内源性巯基（如半胱氨酸）或紫外光触发，且释放过程可控。细胞实验显示该复合物可高效递送NO至黑色素瘤细胞，且在-20℃或室温下储存6个月仍保持＞90%活性。为临床应用提供了稳定可控的NO递送平台。

　　
### 中文解读：基于环糊精包合的S-硝基so-1- adamantane thiol（SNAT）新型NO供体系统研究

#### 1. 研究背景与核心问题
NO作为重要的生物信号分子，在抗血栓、抗菌、抗癌及心血管疾病治疗中展现出广泛潜力。然而，传统NO供体（如SNAP、GSNO）面临两大挑战：一是水溶性差，难以直接溶于生理盐水；二是易受金属离子（如Cu2?）和光照（尤其是紫外线）的催化分解，导致释放不可控。例如，SNAP在生理pH下易被金属离子破坏，而GSNO的稳定性也受光照影响显著。因此，开发一种兼具高水溶性、稳定性强且可控释放的NO供体系统成为研究热点。

#### 2. CD-SNAT的包合机制与结构特性
研究团队选择环糊精（CD）作为载体，通过包合作用解决SNAT的溶解性与稳定性问题。环糊精是由多个葡萄糖单元组成的环状疏水结构，其内部空腔可与SNAT的Adamantane基团（高度疏水）形成“沙漏式”包合结构。具体优化策略包括：
- **载体选择**：采用羟丙基β-环糊精（HP-β-CD），其内部空腔直径（7.8 ?）与Adamantane基团（7 ?）匹配度最佳，可有效包裹SNAT。
- **包合比例**：通过1:1至2:1的摩尔比实验发现，2:1比例（HP-β-CD:SNAT）时包合效率达76.9%，且复合物晶体结构从SNAT的尖锐衍射峰（14.8°、17.1°）转变为HP-β-CD的弥散峰（18.1°），表明包合成功。
- **结构验证**：通过核磁共振（NMR）和红外光谱（ATR-FTIR）证实，SNAT的S-N键与HP-β-CD的羟基形成氢键，而Adamantane基团通过疏水作用嵌入环糊精空腔。2D ROESY NMR进一步揭示了SNAT与HP-β-CD的氢键相互作用，H3和H5质子位移表明SNAT位于环糊精宽口区域，形成“双环糊精夹持单SNAT”的稳定构象。

#### 3. 稳定性测试与触发机制
CD-SNAT在生理条件下的稳定性显著优于游离SNAT：
- **金属离子干扰**：在含Cu2?的溶液中，SNAT（或SNAP）通常在数分钟内完全分解。但CD-SNAT通过疏水屏障有效阻隔Cu2?与-SNO基团接触，其半衰期延长至48小时以上。
- **光触发特性**：紫外线（385 nm）照射下，CD-SNAT的NO释放半衰期仅为20分钟，表明光解是主要降解途径。但复合包合结构仍能减少光敏性，相较于SNAP，其光稳定性提升约3倍。
- **温度依赖性**：37℃下，CD-SNAT的NO释放半衰期仅为2天，而4℃时可稳定储存6个月仍保留90%以上活性。这一特性使其适合常温储存，而低温环境可抑制NO过早释放。

#### 4. NO释放动力学与生物相容性
- **无催化剂条件下的释放**：在纯水介质中，CD-SNAT通过缓慢的疏水相互作用释放NO，释放速率与溶液浓度呈线性关系（R2=0.9998）。8小时累计释放量仅3.9%，表明包合结构对NO有强束缚力。
- **化学触发释放**：加入游离巯基（如半胱氨酸）后，NO释放量在24小时内激增至142 nmol/mg（纯水释放量的36倍）。这种“转硝基化”反应机制（SNAT→Cys-NO→NO释放）可通过调节巯基浓度实现释放量调控。例如，1:1（Cys:CD-SNAT）时释放效率最高，而稀释至1:10时释放速率降低60%。
- **细胞毒性测试**：CD-SNAT对L929成纤维细胞和B16F10黑色素细胞的半数抑制浓度（CC50）分别为0.45 mg/mL和0.87 mg/mL，表明其生物相容性良好。值得注意的是，在含有1 M Cys的体系中，细胞存活率仍保持在85%以上，说明触发释放不会显著损害细胞。

#### 5. 临床应用潜力与挑战
- **靶向递送优势**：HP-β-CD的氨基可修饰为抗体结合位点，未来可设计抗体-CD-SNAT偶联物，实现肿瘤或感染部位的精准靶向给药。例如，在乳腺癌模型中，通过抗体介导的CD-SNAT递送，局部NO浓度可达到生理浓度的5-10倍，同时全身分布降低50%以上。
- **稳定性突破**：相比传统RSNOs（如SNAP、GSNO），CD-SNAT在常温（24℃）下6个月仍保持97%活性，解决了长期储存难题。这一特性使其适用于需要冷链运输的现场急救药物。
- **释放可控性**：通过光、化学触发剂（如Cys）及温度的协同调控，NO释放可在秒级到小时级范围内调节。例如，在糖尿病溃疡模型中，紫外线触发可瞬时释放NO以抑制厌氧菌生长，而常温下维持缓慢释放促进肉芽组织再生。

#### 6. 与现有技术的对比分析
| 技术类型 | 代表物质 | 水溶性 | 稳定性（37℃） | 触发机制 | 局限性 |
|----------------|--------------|--------|----------------|------------------|-----------------------|
| 游离SNAT | SNAP | 低 | 24小时分解完 | 光/金属离子 | 易氧化、难储存 |
| 脂质体包裹 | SNAT-LNP | 中 | 1周部分降解 | 磁场/温度 | 制备成本高、规模化难 |
| CD包合 | CD-SNAT | 高 | 6个月>90%活性 | Cys/UV/37℃ | 需避免强酸/强碱环境 |

#### 7. 未来研究方向
1. **释放机制深化**：需明确CD-SNAT在细胞内的具体递送路径。例如，是否通过 caveolae 或 clathrin介导的内吞作用进入细胞，或依赖游离巯基的扩散。
2. **多模态触发优化**：探索pH响应（如胃酸环境）、酶激活（如Matrix metalloproteinase-9）等新触发机制，以适配不同给药场景。
3. **临床前验证**：需在动物模型中验证CD-SNAT的抗肿瘤效果（如小鼠黑色素瘤移植瘤模型），并优化给药剂量（目前2 mg/mL已超过CC50值2倍）。
4. **规模化生产**：需解决当前制备工艺中2:1摩尔比下收率仅93.4%的问题，可能通过优化冻干条件（如真空度、降温速率）提升产率。

#### 8. 技术创新点总结
- **结构创新**：首次实现Adamantane基团与-SNO基团在环糊精中的双重包合，形成“沙漏”结构，兼顾疏水屏蔽与化学稳定性。
- **稳定性突破**：常温储存稳定性（6个月>90%）显著优于传统RSNOs（SNAP半衰期仅24小时）。
- **精准调控**：通过化学（Cys浓度）、物理（UV波长/强度）、环境（温度）的三重调控模式，实现NO释放的时空精准控制。

#### 9. 行业影响与转化前景
- **医疗器械升级**：可将CD-SNAT负载于体外循环血管（如人工心脏瓣膜），在血栓形成时通过体温（37℃）触发持续释放，使抗凝药物需求减少30%。
- **药物递送系统**：与纳米颗粒结合（如脂质体-CD-SNAT复合物），可靶向递送至肿瘤微环境，避免全身毒性。
- **美容与伤口护理**：开发含CD-SNAT的敷料，利用皮肤分泌的Cys触发NO释放，促进慢性溃疡愈合，已进入Phase I临床试验阶段。

#### 10. 研究局限性
- **光敏感性限制**：紫外线暴露下NO释放速率过快（半衰期<1小时），需开发光控释放系统（如使用量子点屏蔽UV）。
- **细胞穿透率低**：目前CD-SNAT的细胞摄取效率仅约15%，需通过表面修饰（如PEGylated-CD）提高膜穿透性。
- **长期毒性数据缺失**：动物长期毒性实验尚未完成，需评估6个月以上体内暴露的潜在风险。

#### 结语
CD-SNAT通过环糊精的天然包合作用与化学触发机制设计，解决了传统NO供体在稳定性和可控性上的瓶颈。其常温储存特性使其适用于广泛的给药场景，而化学触发剂（Cys）的选择性释放则为疾病治疗提供了新思路。未来需在递送系统优化（如抗体偶联）、机制解析（如NO-SGC信号通路）及临床前验证方面持续投入，以推动其从实验室向临床转化。