综述:用于癌症治疗的杰出超分子系统:从结构设计到定制应用

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:European Journal of Medicinal Chemistry 6.0

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  这篇综述系统阐述了超分子材料(Supramolecular materials)在癌症诊疗中的前沿进展,重点解析了柱芳烃(Pillarene)体系、病毒模拟纳米颗粒(VMNs)和金属有机框架(MOFs)三大类材料的动态结构、刺激响应性和生物相容性优势。通过对比传统纳米载体,文章深入探讨了这些系统在靶向递送、免疫调节和多模态诊疗中的创新应用,并对药代动力学行为和临床转化挑战提出前瞻性思考。

  

ABSTRACT
超分子材料凭借动态结构、刺激响应性和高生物相容性,已成为癌症诊疗的重要平台。柱芳烃(Pillarene)体系通过主客体相互作用实现精准药物控释,其两亲性、离子型和手性变体分别强化了溶解性、基因递送和立体选择性靶向能力。病毒模拟纳米颗粒(VMNs)通过模拟病毒结构实现膜穿透和免疫逃逸,其中病毒样颗粒(VLPs)和病毒体(virosomes)在疫苗开发和基因编辑中表现突出。金属有机框架(MOFs)则通过模块化设计整合诊疗功能,在化学动力学治疗(CDT)和光动力治疗(PDT)中展现出多模态潜力。

Introduction
全球癌症治疗面临毒性、耐药性和非特异性等挑战,而超分子化学通过非共价相互作用构建多功能系统。柱芳烃的芳香单元通过亚甲基桥连接形成圆柱空腔,可负载药物、基因和显影剂。两亲性柱芳烃响应pH/温度刺激释放药物,离子型变体适用于基因治疗,手性结构则靶向癌症标志物。VMNs通过病毒衣壳蛋白(VLPs)或脂质膜(virosomes)模拟病毒功能,经配体修饰和糖蛋白伪型化实现精准递送。MOFs由金属节点和有机配体构成多孔框架,既能保护治疗剂又能产生活性氧(ROS),结合靶向配体后可延长循环时间并实现诊疗一体化。

Amphiphilic Pillarene-Based Supramolecules
两亲性柱芳烃通过疏水空腔和亲水表面自组装成胶束或囊泡,羧酸盐/磺酸盐修饰增强水溶性,烷基链稳定疏水药物。这类系统在肿瘤微酸环境中触发释放,其临界胶束浓度(CMC)和载药率可通过芳香基团调控。

Virus-like particles (VLPs)
VLPs直径20-300 nm,利用重组衣壳蛋白自组装模拟病毒形态。乙肝病毒(HBV)核心蛋白VLPs可递送siRNA,而人乳头瘤病毒(HPV)L1蛋白VLPs能激活树突细胞。表面修饰转铁蛋白受体配体可增强血脑屏障穿透。

Metal-Organic Frameworks (MOFs)
单金属MOFs(如ZIF-8)负载阿霉素(DOX)后释放率高达90%,而多金属MOFs(Fe3+/Mn2+)通过类芬顿反应产生羟基自由基(·OH)。复合MOFs整合金纳米棒可实现光热-化疗协同。

Cyclodextrin-Based Systems
环糊精(CDs)通过α-1,4糖苷键形成截锥形空腔,β-CD与紫杉醇包合物使溶解度提升200倍。羟丙基-β-CD修饰可降低溶血毒性,而巯基化CDs能响应谷胱甘肽(GSH)裂解。

Prospects
当前挑战包括肿瘤异质性、网状内皮系统(RES)清除和纳米毒性。仿生涂层和器官芯片技术有望优化递送效率,而AI辅助设计将加速材料开发。

Conclusions
超分子系统通过结构可编程性和生物模拟策略,为精准肿瘤学提供自适应、多功能的治疗范式,未来需加强临床前安全性和规模化制备研究。

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