聚乙二醇化聚合人血清白蛋白保留胶体渗透压：开发新型高效血浆替代物的突破性研究

本研究创新性地通过聚乙二醇（PEG）表面修饰聚合人血清白蛋白（PHSA），在保留胶体渗透压（COP）的同时显著增大分子尺寸，有效解决内皮功能障碍患者白蛋白外渗导致的组织水肿问题。通过双交联密度（43:1/60:1 GA:HSA）和分级（A/B）策略，系统评估了PEG化PHSA（PPHSA）的流体力学直径、zeta电位、粘度等关键参数，为开发兼具高滞留性和渗透活性的血浆扩容剂（PE）提供了新思路。

　　

摘要

研究团队针对脓毒性休克等内皮功能障碍患者血浆白蛋白（HSA）外渗难题，开发了聚乙二醇化聚合人血清白蛋白（PPHSA）。通过戊二醛（GA）交联构建两种分子量分级（A:500kDa–0.2μm；B:50–500kDa）的PHSA，再经2-亚氨基硫烷（IT）硫醇化后与5kDa马来酰亚胺PEG偶联。结果显示，所有PPHSA的流体力学直径（DLS测定33.67±4.56nm）、zeta电位（-12.95±2.16mV）和渗透压（0.329±0.005Osm/kg）均显著提升，粘度（4.23±0.28cP）则低于前体PHSA，而COP（17.67±0.58mmHg）与天然HSA相当。圆二色谱显示PEG化使α螺旋含量降低18%-37%，证实了构象改变。

1 引言

内皮损伤导致HSA携毒素外渗是临床重大挑战。研究采用双重策略：①GA聚合增大HSA尺寸（PHSA）以抑制血管壁穿透；②PEG修饰增强表面水合层。前期工作证实PHSA能维持COP，但需优化尺寸效应。本研究首次系统评估PEG化对分级PHSA的协同作用，重点考察胶体行为与流变学特性的关联。

2 材料与方法

2.1 材料

使用CSL Behring的AlbuRx^? 25 HSA，通过43:1/60:1 GA:HSA摩尔比聚合，经切向流过滤（TFF）分级。PEG化采用Laysan Bio的5kDa mPEG-马来酰亚胺，通过硫醇-烯点击反应实现。

2.2 合成工艺

关键步骤：①PHSA在PBS中与10倍摩尔IT反应；②16小时4°C PEG偶联；③TFF纯化换液为改良乳酸林格氏液。通过冻干法测定浓度，TNBSA法量化胺基消耗（43:1 B组接枝9个PEG链）。

2.3 表征技术

SEC-HPLC显示PEG化使洗脱时间提前（PPHSA 60:1 A:7.65min→PHSA 60:1 A:7.92min）；SDS-PAGE证实小分子HSA消失；流变学测试采用316s^-1剪切速率；COP通过Wescor 4420胶体渗透压仪测定。

3 结果

3.1 尺寸效应

DLS显示PPHSA 60:1 A直径达35.70±2.50nm，较PHSA增长23%。SEC揭示B组分双峰合并现象，提示小分子共价修饰。

3.2 表面特性

PEG屏蔽使zeta电位趋近中性（-14.24±1.26mV），但未引发聚集。43:1系列因交联度低呈现更高PEG接枝密度。

3.3 流变学性能

粘度下降最显著的是43:1 B组（4.03→3.04cP），与游离HSA清除相关。渗透压普遍提升（+0.04Osm/kg），但COP呈现分级特异性：60:1 A组COP增幅133%（11→25.67mmHg），而43:1 B组反降15%。

3.4 构象分析

CD谱222nm处 ellipticity变化表明，PEG链干扰使α螺旋解旋，60:1 A组仅损失18%螺旋度，可能因其松散"蘑菇状"PEG构象。

4 讨论

研究突破点在于揭示"PEG化悖论"：①高接枝量（43:1 B）导致致密"刷状"构象，反降低COP；②中等接枝（60:1 A）通过水合层扩张维持渗透活性。这种非线性效应说明核心尺寸与PEG空间分布的协同作用比单一参数更重要。

5 结论

PPHSA 60:1 A展现出最佳平衡：较大核心尺寸（35.7nm）结合适度PEG化（3链）使其COP超越HSA，同时粘度（3.98cP）低于未修饰PHSA。该研究为定制化血浆替代物设计提供了分子工程新范式，下一步将开展内皮屏障模型验证。