综述：环糊精在胰岛素和细胞递送中的应用及其在糖尿病高效治疗中的作用

这篇综述系统阐述了环糊精(CDs)作为新型递送载体在糖尿病治疗中的突破性应用。通过形成包合物(inclusion complexes)，CDs显著提升胰岛素(insulin)的稳定性、溶解性和生物利用度(bioavailability)，并探索了黏膜(mucosal)、口服(oral)及纳米载体(nanoparticles)等创新递送途径，为克服传统皮下注射的局限性提供了革命性解决方案。

　　

摘要

糖尿病(DM)全球患者已达5.37亿，传统胰岛素皮下注射存在依从性差、皮肤并发症等问题。环糊精凭借其独特的截锥形分子结构——外侧羟基亲水而内侧空腔疏水，能通过非共价相互作用包埋胰岛素分子，形成稳定的超分子复合物。α-、β-和γ-CD是最常用的三种类型，其中甲基化β-环糊精(M-β-CD)和羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)表现尤为突出，可使胰岛素在胃肠道的稳定性提升60%，口服生物利用度达12.27%。

1. 胰岛素递送挑战

胰岛素作为肽类激素，易被胃肠道酶降解并易发生聚集。CDs通过以下机制突破这些限制：

• 抑制聚集：麦芽糖基-β-CD(G2-β-CD)与胰岛素疏水残基结合，阻止其中性pH下的自聚集
• 酶保护：磺丁基醚-β-CD(SBE4-β-CD)在模拟胃酸环境中保护胰岛素免受α-糜蛋白酶降解
• 跨膜增强：羧甲基-β-CD(CM-β-CD)与肠上皮细胞膜脂质相互作用，促进胰岛素吸收

2. 创新递送系统

2.1 聚合物修饰CDs

• 壳聚糖复合物：β-CD接枝壳聚糖(BCC)在pH 3.6-7.4范围内保持胰岛素稳定，透射电镜显示其形成均匀纳米颗粒(粒径<200nm)
• 葡萄糖响应系统：苯硼酸功能化β-CD(β-CD-EPDME)能在高血糖环境下智能释放胰岛素，动物实验中血糖降幅达40%

2.2 金属有机框架

铅-β-CD MOFs构建的电化学发光免疫传感器，对胰岛素检测限低至0.01 ng/mL，为临床监测提供新工具。

3. 细胞封装技术

动态可调水凝胶成为研究热点：

• MIN6 β细胞封装：β-CD-烯丙基醚(βCD-AE)与四臂PEG-金刚烷(PEG4AD)通过主客体作用形成网络，刚度可逆调节使胰岛素分泌量提升3倍
• 光点击反应：β-CD-硫醇(βCD-SH)与聚乙二醇降冰片烯(PEGNB)在可见光下30秒成胶，细胞存活率>90%

4. 安全性考量

虽然未修饰β-CD大剂量可能引起肾毒性，但HP-β-CD和SBE4-β-CD的溶血活性降低80%。长期动物实验显示，CDs复合物对Caco-2细胞未见明显毒性。

5. 未来展望

亟待解决三大挑战：

1. 开发成本效益更高的CD衍生物合成工艺
2. 探索CDs与人工胰腺(closed-loop systems)的整合应用
3. 开展多中心临床试验验证口服制剂在T1DM患者中的疗效

新型CDs系统正推动糖尿病治疗从"被动注射"向"智能调控"范式转变，其跨学科融合特性(材料科学×药学×微流控技术)将持续催生突破性解决方案。