基于邻苯二甲酰亚胺衍生物聚合物胶束的光致发光调制技术用于谷胱甘肽响应性检测

针对聚合物载药系统难以实时追踪药物释放的难题，印度理工学院(ISM)研究团队设计合成具有二硫键连接结构的pPEGMA22-b-pPTHDS16共聚物胶束，通过邻苯二甲酰亚胺荧光标记和谷胱甘肽(GSH)触发释放机制，实现姜黄素的靶向递送与530 nm红移荧光示踪，为诊疗一体化系统开发提供新策略。

　　

在精准医疗时代，药物递送系统面临两大核心挑战：如何实现载体的实时追踪？如何确保药物在靶点精确释放？传统荧光标记方法往往无法区分载体完整状态与药物释放过程，这种"黑箱效应"严重制约了治疗效果的评估。更棘手的是，肿瘤细胞内高浓度谷胱甘肽(GSH)的微环境特异性响应机制尚未建立有效的光学报告系统。这些瓶颈使得载药系统的开发长期徘徊在"递送效率"与"过程可视化"难以兼得的困境中。

印度理工学院(ISM)化学与化学生物学系的研究团队在《Biologicals》发表的研究中，创造性地将邻苯二甲酰亚胺荧光团、二硫键响应单元与姜黄素载药系统整合于pPEGMA₂₂-b-pPTHDS₁₆嵌段共聚物胶束。这项研究通过三步关键技术实现突破：首先采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合构建两亲性嵌段共聚物；其次通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征GSH触发的胶束形貌转变；最后建立荧光光谱与高效液相色谱(HPLC)联用的药物释放实时监测体系。

【分子设计与合成】研究团队设计含二硫键的邻苯二甲酰亚胺单体，与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(pPEGMA)通过RAFT聚合获得两亲性嵌段共聚物。核磁共振(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)证实聚合物分子量分布指数(?)为1.21，显示良好的可控性。

【GSH响应机制】在10 mM GSH条件下，胶束粒径由初始的85 nm增至210 nm，TEM显示明显解组装现象。荧光光谱检测到特征发射峰从485 nm红移至530 nm，与游离邻苯二甲酰亚胺衍生物的发射特性匹配。

【药物释放动力学】体外释放实验显示，含GSH组在24小时释放率达78%，而不含GSH组仅释放19%。同步荧光监测确认释放过程与荧光红移存在线性相关(R²=0.96)。

【理论计算研究】密度泛函理论(DFT)计算揭示，二硫键断裂后邻苯二甲酰亚胺的分子轨道能级差减小0.8 eV，从理论上解释了530 nm红移现象的电子结构基础。

这项研究构建了首个基于邻苯二甲酰亚胺荧光转换机制的诊疗一体化平台，其创新性体现在三方面：首先，通过精确设计的二硫键位置实现GSH浓度依赖的荧光自报告功能；其次，将传统载药系统的"静态标记"升级为"动态响应式示踪"；最后，理论计算与实验验证相结合阐明发光机制。该技术为肿瘤微环境响应的精准给药提供了新型工具，特别在实时监控药物吸收过程方面展现出独特优势。研究团队特别指出，这种模块化设计可拓展至其他荧光团-药物组合，为个性化诊疗系统开发开辟了新路径。