综述：基于环糊精的假共聚物及其在药物和基因递送中的生物医学应用

这篇综述系统阐述了基于环糊精（CD）的假共聚物（pseudo-BCPs）通过主客体化学构建多功能递送系统的研究进展，重点介绍了其刺激响应性（pH/温度/氧化还原）、模块化组装特性以及在克服生物屏障、多药耐药性方面的优势，为靶向治疗提供了创新平台。

　　

基于环糊精的假共聚物：生物医学应用的分子工程

摘要

环糊精（CD）基假共聚物利用β-CD等主体的空腔特性，与金刚烷、偶氮苯等客体分子形成非共价包合物，构建具有结构多样性和生物相容性的聚合物嵌段。这种主客体化学策略可组装出梳状接枝、星形和树状大分子等复杂结构，实现靶向、刺激响应和持续药物释放。

1 引言

传统嵌段共聚物（BCPs）通过共价键连接聚合物链段，合成步骤繁琐。而CD基假共聚物通过可逆主客体相互作用（如β-CD与金刚烷的结合常数达1.91×10³ M^-1）实现快速组装，显著提升药物负载和转染效率。CD的疏水空腔和亲水表面使其成为理想的药物载体，其历史可追溯至20世纪60年代Breslow团队对CD模拟酶的研究。

2 客体分子类型

• 金刚烷：与β-CD形成稳定包合物（K_a≈10⁴ M^-1），用于长效递送系统
• 偶氮苯：光响应性分子，紫外光触发→异构化（K_a从7.7×10²降至2.8×10² M^-1）
• 二茂铁：氧化还原响应基团，用于电化学控释（K_a=2.14×10³ M^-1）
• 苯并咪唑：pH敏感分子，在酸性肿瘤微环境中质子化解离

3 表征技术

二维核磁共振（ROESY）和等温滴定量热法（ITC）是分析包合物的核心手段。例如，ITC可精确测定β-CD与金刚烷羧酸的结合焓（ΔH=-5.2 kcal mol^-1），揭示疏水作用为主要驱动力。

4 结构设计创新

1. 线性多嵌段：如PCL-α-CD/PAA-偶氮苯系统，光控可逆组装纳米管
2. 星形结构：β-CD核连接PNIPAAm臂，温度响应性LCST调控药物释放
3. 氧化还原敏感凝胶：含二硫键的PEI600-CD与BM-PCL构建基因/药物共递送系统

5 生物医学应用

• 肿瘤靶向：叶酸修饰的PEG-金刚烷/β-CD-PDMAEMA复合物通过EPR效应富集于肿瘤
• 基因沉默：siRNA与CD-PEI复合物的转染效率较PEI25k提升3倍，且细胞毒性降低
• 双响应释放：pH/GSH双敏感微球在溶酶体环境中爆发释放阿霉素（载药量达45.6%）

6 挑战与展望

当前瓶颈在于临床转化中的规模化制备和长期生物分布研究。未来方向包括：开发正交主客体系统（如CD/杯芳烃共组装）、人工智能辅助设计序列可控超分子聚合物，以及整合生物杂交策略（如透明质酸-CD偶联物）。

该领域正从传统递送系统向动态智能材料演进，有望突破肿瘤靶向和基因编辑的治疗壁垒。