《Journal of Controlled Release》：Synthesis of cyclic oligomeric squaramides for oral protein delivery to treat inflammatory bowel disease
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•一步缩合反应即可得到可自组装的环状胍胺低聚物。•COS 通过非共价方式结合 SOD，同时保留其酶活性。•COS/SOD 在模拟胃液中保护 SOD，并增强其黏液层转运。•COS/SOD 减轻肠细胞模型中的氧化损伤和炎症损伤。•口服 COS/SOD 改善了 DSS 诱导的小鼠结
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一步缩合反应即可得到可自组装的环状胍胺低聚物。
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COS 通过非共价方式结合 SOD，同时保留其酶活性。
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COS/SOD 在模拟胃液中保护 SOD，并增强其黏液层转运。
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COS/SOD 减轻肠细胞模型中的氧化损伤和炎症损伤。
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口服 COS/SOD 改善了 DSS 诱导的小鼠结肠炎的疾病结局。
引言
离散、功能性大环分子的设计与合成是超分子化学的核心追求之一，对分子识别、传感、催化和药物递送等领域具有广泛意义 [1], [2], [3]。在众多大环骨架中，那些能够形成强而具有方向性的非共价相互作用（如氢键和 π-π 堆积）的结构，对于构建结构明确的超分子组装体和主客体复合物尤为宝贵 [2], [4]。尽管冠醚、环糊精、杯芳烃、瓜环和柱芳烃等方面已取得显著进展，但通过简便、可扩展的合成路线开发新型大环结构仍是一项持续存在的挑战 [5]。理想的平台应兼具合成可行性以及可调的空腔尺寸和相互作用位点，以解决特定的结合与递送难题，尤其是针对蛋白质等大生物分子客体 [5], [6]。
源于方酸（醌肟酸）的胍胺类化合物已成为分子识别与材料科学中的"特权结构片段"[7], [8]。其刚性平面结构，加之具有高极化特征、能形成强双氢键供体-受体阵列的羰基，使其成为优异的结构单元。基于胍胺的线性低聚物和聚合物已被应用于阴离子结合、有机催化以及跨膜转运 [9], [10], [11]。然而，将其引入环状低聚物结构的研究尚十分有限。环化具有独特优势，包括结合位点的预组织、受限的空腔尺寸以及协同多价相互作用的潜力，这些都有助于提高结合亲和力和选择性 [12], [13], [14], [15]。
传统的大环化策略常受限于需要稀释条件、繁琐的分步合成或伴随竞争的线性聚合，导致产率低且难以规模化。因此，一种能够促进分子内环化而抑制分子间链增长的"一步缩合驱动的环化低聚反应"具有极高的应用价值 [16], [17], [18]。我们推测，选择具有合适几何构型的二元胺和方酸酯单体，可在缩合过程中有利于生成低聚合度的环状产物，同时限制进一步的链延伸（方案 1）。
除合成之外，口服蛋白质载体还必须在结合载货的同时穿越胃肠道屏障。pH 响应性电荷转换可改变载体在酸性胃环境与近中性肠环境之间的相互作用方式 [19]；而弱阴离子或电荷屏蔽的表面可降低与黏液的黏附作用，从而提高转运效率 [20]。富含阳离子胍基的聚合物，其胍基能够提供与蛋白质表面的多价静电作用与氢键接触，同样已被用于天然蛋白质的胞内递送 [21], [22]。这些先前的研究为各项单独的设计原则奠定了基础，本研究则探讨如何将这些原则整合应用于一种可自组装的环状胍胺低聚物混合物中，用于 SOD 的口服递送。
本文报道了环状低聚胍胺（COS）的简便制备方法：在 1:1 的单体比下通过一步缩合反应制备，且无需使用模板或复杂催化剂。所得低聚物混合物在水介质中形成动态超分子组装体，并能高效结合蛋白质。我们系统表征了 COS 的形成、组装行为及其与蛋白质的复合物形成情况，并验证了其在铜锌超氧化物歧化酶（SOD）口服递送、用于炎症性肠病（IBD）治疗中的效用。
章节摘要
COS 的合成与表征
COS 通过二甲氧基方酸（二甲基方酸酯）与 2,2′-二氨基-N-甲基二乙胺按 1:1（摩尔比）进行一步缩合反应合成（图 1a）。反应在室温下进行，生成的沉淀易于分离。结构表征采用多种分析技术完成。MALDI-TOF 质谱显示出明显的峰，对应于 [M + Na]+ 离子，相邻峰之间的质量差为 195.1，与重复单元一致。
结论
综上所述，我们通过二甲氧基方酸与 2,2′-二氨基-N-甲基二乙胺的等摩尔缩合，合成了富含环状二聚体、三聚体和四聚体的胍胺低聚物混合物。反应条件研究及基于比较扫描的计算表明，COS 的形成取决于连接体的结构与竞争的分子内及分子间过程。COS 形成动态组装体，并以非共价方式与 SOD 结合，同时保留酶的活性。
作者贡献声明（CRediT）
Yao Zhongqi（姚钟启）：撰写——初稿，方法论，调查研究，数据整理。Yue Ningning（岳宁宁）：方法论，调查研究，数据整理。Chen Mingfei（陈明飞）：调查研究，形式化分析，数据整理。Wang Changping（王昌平）：监督指导，项目管理，研究构思。Cheng Yiyun（程怡云）：监督指导，项目管理，资金获取。Wang Hui（王辉）：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，监督指导，资源提供，项目管理，研究构思。
资金来源
作者感谢国家重点研发计划（2024YFA1210100）以及国家自然科学基金（批准号：22135002）的资助。
Yao Zhongqi|Yue Ningning|Chen Mingfei|Wang Changping|Cheng Yiyun|Wang Hui
