近日，beat365官方网站應用化學系劉志博課題組在德國應用化學（Angewandte Chemie）上發表了題為“Cationic Micelle as An In Vivo Catalyst for Tumor-Localized Cleavage Chemistry”的研究論文（DOI: 10.1002/anie.202106526）。與經典活體化學調控策略不同，劉志博課題組通過引入陽離子膠束作為“活體催化劑”，選擇性地上調了腫瘤内脫矽反應的速率常數，從一個全新的角度調控了活體剪切化學。

圖1. 陽離子膠束催化硼氨酸介導的脫矽剪切化學

很多重要的活體化學是二級反應，其反應速率取決于速率常數以及兩反應物的濃度。因此，借助反應物的靶向性實現其在特定組織的富集，進而提高其局域濃度，是調控活體化學、實現可控釋放的重要手段。然而，受限于反應物的組織選擇性，該策略的應用難以拓展。

受放射化學領域中放射性離子與相關材料吸附機制的啟發，劉志博團隊發現通常用于mRNA藥物的陽離子膠束可作為催化劑，加速其近期發展的活體脫矽反應（Nature, 2020, 579, 421-426；J. Am. Chem. Soc., 2021,143, 2250-2255）。該膠束催化可将脫矽速率常數提高1400餘倍，且在試管、活細胞及動物模型上都可高效進行，進而實現了腫瘤内藥物的可控釋放。機理研究表明，其催化能力來自于“膠束效應”，而正電荷密度更高的陽離子多聚物如聚乙烯亞胺（PEI）由于缺少疏水部分，無法形成膠束，不具備催化加速的能力。

圖2.響應微酸體系的新型膠束（PC7BA）用于腫瘤選擇性地加速活體脫矽反應

考慮到陽離子膠束在體内循環中會被快速清除，傳統的陽離子膠束無法實現尾靜脈給藥。因此，作者構建了一類對微酸性環境響應的新型膠束體系。該膠束在血液循環中為弱負電性。到達腫瘤部位後，其可以響應腫瘤的微酸環境實現電荷翻轉，在腫瘤處原位轉化為陽離子膠束。該策略被應用于羟基喜樹堿前藥的腫瘤選擇性激活，其效率是對照組的42倍。該工作揭示了陽離子膠束的一個新功能，即可以作為催化劑調控活體化學反應。作為一個經典藥物遞送體系，該發現有望用于發展全新的藥物遞送及控釋策略，有較強的臨床應用前景。

beat365官方网站的博士研究生王春洪為該文的第一作者，劉志博研究員為通訊作者。beat365官方网站李子臣教授亦為該工作做出了重要的貢獻。該工作得到了北京市重點研發專題、國家自然科學基金委、科技部、beat365基礎加強項目、北京分子科學國家研究中心以及北大-清華生命科學聯合中心的資助。

原文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202106526