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19种用于药物递送的自组装多肽水凝胶
浏览量:873 | 2025/5/21 15:16:33
水凝胶是一类三维网络聚合物,能够在水中吸水但不溶于水,根据原材料来源的不同,可以分为天然水凝胶(由透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠、肽等组成)等或合成水凝胶(由聚丙烯酰胺、聚乙二醇等组成)等。通过天然氨基酸的脱水和缩合自组装形成的肽水凝胶表现出优异的生物相容性和代谢特性。它们出色的保水性和网状结构使这些材料能够模拟细胞生长条件,同时促进各种生物活性物质和药物的递送。此外,自组装肽的免疫原性低于抗体,并且由于其分子量降低,更容易穿透组织,这使得它们成为癌症治疗的有前途的候选者。各种非共价相互作用,包括氢键、亲水性、疏水性、π–π堆积、静电相互作用和金属配位键,促进肽形成多种二级结构,如纳米颗粒、纤维和胶束。随着肽合成技术的进步,肽水凝胶的序列、结构和性质可以精确调控以实现特定功能和应用,使其能够有目的地针对各种疾病。肽的机械性能可以适应肿瘤微环境中的酸性微环境和丰富的生物活性物质,促进其智能组装或降解。本文总结了最近在癌症化疗、放疗和免疫疗法中涉及自组装肽水凝胶的的自组装策略及其在药物递送中的应用。

1、Fmoc–F–FF–DOPA

驱动力:π-π 堆积
成胶机制:热溶菌酶或 WQ9-2 能够促使 Fmoc-F 与 FF-DOPA 形成键。
包裹药物:CXCL10 和 TRAIL
Zhang 等人 开发了一种寡肽水凝胶剂,Fmoc–F–FF–DOPA,能够在热激活酶激活下键合Fmoc–F和FF–DOPA。CXCL10是一种能够招募活化的T细胞的趋化因子,被封装在水凝胶中,表现出12天的持续释放(89.23 ± 4.37%)。
Jiang 等人 选择了另一种蛋白酶WQ9-2来触发Fmoc–F–FF–DOPA的水凝胶化,结果在加入蛋白酶10分钟后形成透明水凝胶。然而,尽管诸如阿霉素(DOX)之类的化疗药物可以包裹在纯 Fmoc-FF 水凝胶中,但只有在高浓度(0.018 摩尔/升)时才显得均匀。
参考文献:J. Zhang, C. Chen, A. Li, W. Jing, P. Sun, X. Huang, Y. Liu,S. Zhang, W. Du, R. Zhang, Y. Liu, A. Gong, J. Wu and X. Jiang, Immunostimulant hydrogel for the inhibition of malignant glioma relapse post-resection, Nat.Nanotechnol., 2021, 16(5), 538–548.【2】T. Jiang, S. Shen, T. Wang, M. Li, B. He and R. Mo, A Substrate-Selective Enzyme-Catalysis Assembly Strategy for Oligopeptide Hydrogel-Assisted Combinatorial Protein Delivery, Nano Lett., 2017, 17(12), 7447–7454

2、Fmoc–FF/(FY)3

驱动力:π-π 堆积作用和静电相互作用
成胶机制:二甲基亚砜(DMSO)促使 Fmoc-FF/(FY)₃ 自组装,然后在凝胶化后除去溶剂。
包裹药物:DOX
当 Fmoc-FF 与六肽 (FY)₃ 进行偶联时,混合水凝胶呈现出复杂的缠绕纤维网状结构。Fmoc-FF/(FY)₃ 凝胶中能够添加的阿霉素最大量为 2.32 毫克/毫升。由于药物带正电荷,而肽链 C 端带负电荷,阿霉素的包封率可达 100%。
参考文献:E. Gallo, C. Diaferia, E. Rosa, G. Smaldone, G. Morelli and A. Accardo, Peptide-Based Hydrogels and Nanogels for Delivery of Doxorubicin, Int. J. Nanomed., 2021, 16, 1617–1630.

3、FEFFFK
驱动力:π-π 堆积作用和静电相互作用
成胶机制:加热冷却过程
包裹药物:DOX
齐等人合成了六肽 FEFFFK,形成β-折叠结构的交错纳米纤维来包封阿霉素,宏观观察下可形成透明水凝胶。
参考文献:Y. Qi, H. Min, A. Mujeeb, Y. Zhang, X. Han, X. Zhao,G. J. Anderson, Y. Zhao and G. Nie, Injectable Hexapeptide Hydrogel for Localized Chemotherapy Prevents Breast Cancer Recurrence, ACS Appl. Mater.Interfaces, 2018, 10(8), 6972–6981.

4、HCPT-FFERGD

驱动力:π-π 堆积作用和静电相互作用
成胶机制:HCPT 肽与顺铂相互作用形成纳米纤维或纳米粒子
包裹药物:HCPT and Cisplatin
杨等人报道了一种基于自组装基序 FFERGD 的出色核靶向系统,用于双药递送。与游离顺铂相比,复合物的细胞毒性高出 60 多倍,这得益于 HCPT-FFERGD 和顺铂混合物形成的纳米结构促进了细胞的内吞作用。
参考文献:Y. Cai, H. Shen, J. Zhan, M. Lin, L. Dai, C. Ren, Y. Shi, J. Liu,J. Gao and Z. Yang, Supramolecular “Trojan Horse” for Nuclear Delivery of Dual Anticancer Drugs, J. Am. Chem.Soc., 2017, 139(8), 2876–2879.

5、Nap-GFFY
驱动力:π-π 堆积
成胶机制:加热冷却过程
包裹药物:T317
通过在 FF 二肽的 N 端添加 2-萘乙酸,合成的 NapFF 显示出比 FF 本身更强的自组装能力。冯等人合成了 Nap-GFFY 水凝胶来封装肝 X 受体(LXR)配体(T317),这通过激活 LXR 增加了 IFN-γ 的产生。T317 均匀分散在水凝胶中,且 Nap-GFFY-T317 水凝胶在低浓度的蛋白酶 K 下保持完整。然而,在高浓度(1 毫克/毫升)下,Nap-GFFY 水凝胶完全被分解,表明该水凝胶易受细胞蛋白酶的影响。
参考文献:K. Feng, C. Ma, Y. Liu, X. Yang, Z. Yang, Y. Chen, T. Xu,C. Yang, S. Zhang, Q. Li, Z. Wei, D. Zhao, P. Zeng, J. Han,J. Gao, Y. Chen and Y. Duan, Encapsulation of LXR ligand by D-Nap-GFFY hydrogel enhances anti-tumorigenic actions of LXR and removes LXR-induced lipogenesis, Theranostics, 2021, 11(6), 2634–2654


6、Nap-GFFYTKPR
驱动力:π-π 堆积
成胶机制:加热冷却过程
包裹药物:Tuftsin and OVA
同样,李等人利用 Nap-GFFY 通过自组装成水凝胶来提高具有免疫治疗功效的天然四肽促吞噬素的稳定性。
参考文献:X. Li, Y. Wang, S. Wang, C. Liang, G. Pu, Y. Chen, L. Wang,H. Xu, Y. Shi and Z. Yang, A strong CD8+ T cell-stimulating supramolecular hydrogel, Nanoscale, 2020, 12(3), 2111–2117

7、Nap-GFFKEH&ID-GFFKEH

驱动力:π-π 堆积
成胶机制:锌离子会引发肽的凝胶化,赖氨酸与 BLT 之间的酯键可被酯酶水解从而释放出 BLT。
包裹药物:BLT
N 端的Nap还可以被其他基团所替代。何等人将Nap替换为吲哚美辛(ID),因为吲哚美辛不仅能调节肽序列的亲水性,还具有抗炎特性。与Nap-GFFKEH 相比,吲哚美辛-GFFKEH 的凝胶化浓度更低(0.6% 对比 1.0% 重量百分比)。随后,吲哚美辛-GFFKEH 通过可裂解酯键与比卡鲁胺(BLT)连接,该酯键可被羧酸酯水解酶裂解以释放比卡鲁胺。比卡鲁胺的累积释放率受 pH 值和酯酶的影响,在 72 小时内,当酯酶浓度为 50 U mL−1 时,释放率达到 63.4%。
参考文献:S. He, L. Mei, C. Wu, M. Tao, Z. Zhai, K. Xu and W. Zhong,In situ hydrogelation of bicalutamide-peptide conjugates at prostate tissue for smart drug release based on pH and enzymatic activity, Nanoscale, 2019, 11(11), 5030–5037.

8、Nap-GFFYGRGDH
驱动力:π-π 堆积
成胶机制:加热冷却过程
包裹药物:DOX
在正常细胞中,葡萄糖通过氧化磷酸化产生能量。然而,肿瘤细胞的快速增长使它们能够通过糖酵解途径代谢葡萄糖,生成的乳酸使周围环境酸化。此外,肿瘤血管无法有效地为肿瘤组织提供足够的氧气和营养,进一步加剧了肿瘤微环境(TME)的酸性。
Mei 等将自组装肽Nap-GFFY与RGD结合,并将组氨酸(H)附加到整个序列的C-末端,因为组氨酸的咪唑基团在pH 6.6以下可以质子化,从而破坏凝胶平衡并在温和酸性条件下加速水凝胶的侵蚀过程。在pH值为7.4时,Nap-GFFYGRGDH与DOX共组装可以形成致密的纳米纤维。随着pH值的降低,纳米纤维的密度逐渐减小。当pH值为5.5时,没有观察到纳米纤维,这表明混合水凝胶的pH响应行为。
此外,Nap被疏水性的吲哚美辛取代,后者在中性条件下可以形成水凝胶。然而,IDM-GFFYGRGDH的DOX负载能力远高于Nap-GFFYGRGDH
参考文献:Q. Xue, H. Ren, C. Xu, G. Wang, C. Ren, J. Hao and D. Ding,Nanospheres of doxorubicin as cross-linkers for a supramolecular hydrogelation, Sci. Rep., 2015, 5(1), 8764.【2】L. Mei, K. Xu, Z. Zhai, S. He, T. Zhu and W. Zhong,Doxorubicin-reinforced supramolecular hydrogels of RGDderived peptide conjugates for pH-responsive drug delivery, Org. Biomol. Chem., 2019, 17(15), 3853–3860.

9、RADA16

驱动力:静电相互作用
成胶机制:疏水性的丙氨酸残基迅速聚集在一起以降低系统的能量,而能够电离的天冬氨酸和精氨酸残基则通过静电吸引力排列在组装体的外层。
包裹药物:EM, PTX, DOX, and CUR
离子互补自组装肽(ISAPs)是一种特殊的肽,其序列中同时含有带正电荷和负电荷的氨基酸残基。肽分子之间稳定的相互作用,如静电相互作用、氢键或范德华力,可能有助于它们自组装形成纳米纤维或颗粒结构,这对药物输送极为重要。
RADA16-I 是一种典型的两亲性肽,由带正电荷的精氨酸(R)、带负电荷的丙氨酸(A)以及非极性氨基酸天冬氨酸(D)组成。RADA16-I 中 R 和 A 的交替排列使其具有亲水性,确保了其在水溶液中的系统稳定性,而由折叠的 D 残基形成的疏水区则非常适合包裹疏水性药物。尽管天然蒽醌大黄素(EM)在抗氧化、抗肿瘤和免疫系统调节方面具有潜力,但其溶解性差限制了其在肿瘤治疗中的应用。魏等人证明,RADA16-I 载 EM 可在体外和体内形成均匀的水凝胶。与游离 EM 相比,RADA16-I-EM 水凝胶具有更高的细胞摄取率,但副作用更低。基于其出色的自组装能力和可注射性,RADA16-I 被用于紫杉醇(PTX)的包裹。加入 PTX 48 小时后,RADA16-I 溶液变成了胶体悬浮液。此外,40 - 45% 的整合紫杉醇在 24 小时内从 1% 的 RADA16 - I 水凝胶中释放出来。相比之下,0.5% 水凝胶的半释放期仅为 8 - 10 小时,这表明较高的肽浓度能够减缓所载药物的释放速率,从而延长紫杉醇的半释放持续时间。卡拉瓦西利等人将 RADA16 水凝胶用于治疗高度恶性的多形性胶质母细胞瘤(GBM)。同时将阿霉素(DOX)和姜黄素(CUR)包裹在水凝胶中。在 4 小时内,阿霉素(73%)和姜黄素(49%)出现了爆发式释放。如前所述,RADA16 - I 的疏水性氨基酸残基能够组装成纳米纤维,姜黄素可能与这些纤维相互作用,从而随着时间的推移呈现出缓慢释放的趋势,而相对亲水的阿霉素则从 RADA16 - I 水凝胶中释放得更快。
参考文献:W. Wei, J. Tang, H. Li, Y. Huang, C. Yin, D. Li and F. Tang,Antitumor Effects of Self-Assembling Peptide-Emodin in situ Hydrogels in vitro and in vivo, Int. J. Nanomed., 2021,16, 47–60.【2】J. Liu, Controlled release of paclitaxel from a self-assembling peptide hydrogel formed in situ andantitumor study in vitro, Int. J. Nanomed., 2011, 2143–2153.【3】C. Karavasili, E. Panteris, I. S. Vizirianakis, S. Koutsopoulosand D. G. Fatouros, Chemotherapeutic Delivery from a Self-Assembling Peptide Nanober Hydrogel for the Management of Glioblastoma, Pharm. Res., 2018, 35(8), 166.

10、RADA32-GG-KLAKLAKKLAKLAK

驱动力:静电相互作用
成胶机制:KLA的α-螺旋结构会干扰β-折叠的形成,但 RADA32 的延长序列会促进自组装体的形成。
包裹药物:KLA
RADA-16 可通过延长其 C 端直接功能化为功能肽基序。刘等人利用两个 RADA16 序列将促凋亡肽 KLAKLAKKLAKLAK(KLA)与甘氨酸-甘氨酸偶联,因为 KLA 的α-螺旋结构会破坏单个 RADA16 分子的折叠。合成的 RADA-KLA 水凝胶不仅能生成纳米纤维,还能触发肝癌细胞死亡、阻止其黏附并促进其迁移。
参考文献:T. Liu, P. Li, H. Jin, Q. Ding, Z. Zou and G. Peng, Influence of designer self-assembling nanofiber scaffolds containing anti-cancer peptide motif on hepatoma carcinoma cells, J.Biomed. Mater. Res., Part A, 2017, 105(8), 2329–2334.


11、Melittin-(RADA)6&Melittin-(RADA)8
驱动力:静电相互作用
成胶机制:骨干肽会在蛋白酶 K 的作用下降解,药物将从水凝胶中逐渐释放出来。
包裹药物:KN93 and DOX
戴等人选择将 RADA 基序与蜂毒中主要存在的 26 氨基酸肽——蜂毒肽偶联,蜂毒肽能杀灭肿瘤细胞且具有轻微溶血毒性。已合成了 Melittin-(RADA)4、Melittin-(RADA)6 和 Melittin-(RADA)8,但只有 Melittin-(RADA)6 能快速凝胶化并高效发挥抗肿瘤作用。此外,CAMKII 的特异性抑制剂 KN93 被封装在 Melittin-(RADA)6 水凝胶中,负载效率约为 100%。同样,金等人将 DOX 加入到 Melittin-(RADA)8 水凝胶基质中,以改善免疫抑制性肿瘤微环境。在 48 小时时,蛋白酶 K 的存在使阿霉素的释放率提高了近 10%(88.8% 对比 77.7%),而对于蜂毒肽 -(RADA)8 水凝胶的主链肽,这一差异变得更大(43.7% 对比 100%)。
参考文献:X. Dai, J. Meng, S. Deng, L. Zhang, C. Wan, L. Lu, J. Huang,Y. Hu, Z. Zhang, Y. Li, J. F. Lovell, G. Wu, K. Yang and H. Jin,Targeting CAMKII to reprogram tumor-associated macrophages and inhibit tumor cells for cancer immunotherapy with an injectable hybrid peptide hydrogel, Theranostics, 2020, 10(7), 3049–3063.【2】 H. Jin, C. Wan, Z. Zou, G. Zhao, L. Zhang, Y. Geng, T. Chen,A. Huang, F. Jiang, J.-P. Feng, J. F. Lovell, J. Chen, G. Wu and K. Yang, Tumor Ablation and Therapeutic Immunity Induction by an Injectable Peptide Hydrogel, ACS Nano,2018, 12(4), 3295–3310

12、DRF3(RLDIKVEFRLDIKVEF)
驱动力:静电相互作用
成胶机制:重复的 RLDIKVEF 序列增强了肽的稳定性和自组装能力。
包裹药物:OVA罗等人设计了一种八肽 RLDIKVEF,其中四个疏水性氨基酸(Lys, Ile, Val, and Phe)均匀地插入到四个亲水性氨基酸(Arg, Asp, Lys, and Glu)之间。在他们的研究中,RLDIKVEF 被重复(DRF3)以提高肽结构的稳定性,并能在中性溶液中瞬间组装成纳米纤维。卵清蛋白(OVA)抗原被封装到水凝胶中,然后在 37°C 的 PBS 中孵育。当 DRF3 的浓度达到 10 毫克/毫升时,OVA 的释放率为 97%,并且在后期保持稳定。
参考文献:R. Luo, Y. Wan, X. Luo, G. Liu, Z. Li, J. Chen, D. Su, N. Lu and Z. Luo, A Rapid Self-Assembly Peptide Hydrogel for Recruitment and Activation of Immune Cells, Molecules, 2022, 27(2), 419.

13、FKFEY
驱动力:π-π 堆积作用和静电相互作用
成胶机制:加热冷却过程
包裹药物:HCPT
刘等人在 YSV 的 N 端添加了两亲性肽 FKFEY,通过抑制组蛋白去乙酰化酶发挥抗肿瘤作用。由于 YSV 通常在高浓度下才表现出生物功能,合成的 FKFEYYSV(1-YSV)的抗肿瘤活性比单一 YSV 提高了 2 倍。此外,疏水性化疗药物 10-羟基喜树碱(HCPT)在 1-YSV 水凝胶中能保持结构完整性达 5 天。对 1-YSV/HCPT 水凝胶和水溶液中 HCPT 的累积释放进行了研究,结果表明,HCPT 在 1 小时内从水溶液中爆发性释放(54.71%),而从水凝胶中仅释放 6.52%,且从 1-YSV/HCPT 水凝胶中释放近一半的 HCPT 需要 12 小时。同时,96 小时内约 60% 的 1-YSV 从水凝胶中释放出来,这表明水凝胶的降解导致了 HCPT 的持续释放。
参考文献:J. Liu, C. Wu, G. Dai, F. Feng, Y. Chi, K. Xu and W. Zhong,Molecular self-assembly of a tyroservatide-derived octapeptide and hydroxycamptothecin for enhanced therapeutic efficacy, Nanoscale, 2021, 13(9), 5094–5102.

14、Taxol-YSV

驱动力:静电相互作用
成胶机制:该肽溶液通过自下而上的方法转化成了透明的水凝胶。
包裹药物:Taxol
任等人通过将 YSV 与疏水性抗癌药物紫杉醇偶联设计了一种两亲性分子,并在两者之间添加了谷氨酸(E)以增强整个序列的溶解性。当凝胶形成浓度为 0.4 重量%时,紫杉醇-EYSV 水凝胶缓慢侵蚀,紫杉醇以每天 35 微克的线性速率释放。此外,尽管在低浓度时差异不大,但在较高剂量下,水凝胶显示出明显优于游离药物的抗肿瘤效果,这可以用紫杉醇与水凝胶结合后溶解性增强来解释。同样,杨等人将 CRB 和 YSV 与 FFE 相结合,合成的 CRB-FFE-YSV 水凝胶不仅提高了 YSV 的稳定性,还有效协同了 CRB 和 YSV 的抗肿瘤效果,推动了新型抗肿瘤联合策略的发展。尽管 CTCE-9980 在临床前研究中表现出强大的抗转移效果,但其抑制肿瘤生长的能力有限。为解决这一问题,陈等人设计了一种肽-药物偶联物(CTCE-DTX),该偶联物不仅能在水环境中自组装成纳米颗粒,还能靶向 CXCR4 高表达的肿瘤细胞。这种设计旨在增强多西他赛(DTX)的疗效,同时抑制三阴性乳腺癌的骨转移。
参考文献:C. Ren, Y. Gao, Y. Guan, Z. Wang, L. Yang, J. Gao, H. Fan and J. Liu, Carrier-Free Supramolecular Hydrogel Composed of Dual Drugs for Conquering Drug Resistance,ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11(37), 33706–33715.

15、FEFEFKFK
FEFEFKFK被认为是一种pH敏感的八肽,能够在酸性环境中自组装成纳米纤维并降解。Raza 等人将一个赖氨酸(K)替换为R,合成的FEFEFRFK(FER-8)水凝胶可以负载高达9 mg mL−1的PTX。在开始时观察到了PTX的爆发性释放,然后在接下来的6天内保持稳定。
单字母 H2N-FEFEFKFK-OH
多字母 H2N-Phe-Glu-Phe-Glu-Phe-Lys-Phe-Lys-OH
氨基酸个数 8
分子式 C58H76N10O13
平均分子量(MW) 1121.28
参考文献:F. Raza, Y. Zhu, L. Chen, X. You, J. Zhang, A. Khan,M. W. Khan, M. Hasnat, H. Zafar, J. Wu and L. Ge,Paclitaxel-loaded pH responsive hydrogel based on self-assembled peptides for tumor targeting, Biomater. Sci.,2019, 7(5), 2023–2036.

16、CKIKIKIK-IDPPT-KIOIKIKC-NH2
Zhu 等人 设计了一种双响应肽 CKIKIKIK-IDPPT-KIOIKIKC-NH2 (IC1-R),由自组装序列组成,以半胱氨酸为两端,-IDPPT- 为中间部分。与低浓度相比,高浓度的 IC1-R 形成了更紧密的纤维状结构,但在环境变得酸性时消失。在含有谷胱甘肽的中性溶液中,IC1-R 水凝胶在第 7 天的 PTX 累积释放率不到 10%,而在 pH 值为 5.8 时,这种肽浓度为 0.5 mg mL−1 时,这一数值增加到 89.63%
单字母 H2N-CKIKIKIKIDPPTKIOIKIKC-CONH2
多字母 H2N-Cys-Lys-Ile-Lys-Ile-Lys-Ile-Lys-Ile-Asp-Pro-Pro-Thr-Lys-Ile-Orn-Ile-Lys-Ile-Lys-Cys-CONH2
氨基酸个数 21
分子式 C113H210N30O24S2
平均分子量(MW) 2437.19
参考文献:Y. Zhu, L. Wang, Y. Li, Z. Huang, S. Luo, Y. He, H. Han,F. Raza, J. Wu and L. Ge, Injectable pH and redox dual responsive hydrogels based on self-assembled peptides for anti-tumor drug delivery, Biomater. Sci., 2020, 8(19),5415–5426.

17、KFKFEFEFGGKLDV
CAR-T 是一种全新的、精准靶向的癌症治疗方法,通过基因改造 T 细胞来防止肿瘤细胞逃避免疫系统的攻击。然而,目前的培养方法需要 2 至 4 周的时间才能培养出 CAR-T 细胞。Jie 等人基于自组装肽 KFKFEFEFGGKLDV 制造了人工免疫细胞基质支架,以保存和增强 CAR-T 细胞的表型。与传统方法相比,使用这种一体化纳米级基质支架培养 CAR-T 细胞的时间缩短至 3 天。此外,与传统的 CAR-T 疗法相比,从支架局部释放 CAR-T 细胞极大地提高了长期留存率,抑制了肿瘤的发展,并促进了效应 T 细胞的浸润。
单字母 H2N-KFKFEFEFGGKLDV-OH
多字母 H2N-Lys-Phe-Lys-Phe-Glu-Phe-Glu-Phe-Gly-Gly-Lys-Leu-Asp-Val-OH
氨基酸个数 14
分子式 C83H119N17O21
平均分子量(MW) 1690.93
参考文献:J. Jie, D. Mao, J. Cao, P. Feng and P. Yang, Customized Multifunctional Peptide Hydrogel Scaffolds for CAR-T-Cell Rapid Proliferation and Solid Tumor Immunotherapy,ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14(33), 37514–37527.

18、AKMGEGGWGANDY-GNNQQNY-RGD
同时靶向两个相关或互补靶点的肽被称为双功能肽。除了保留单靶点肽的功能活性外,共轭肽还延长了肽的稳定性和半衰期。王等人将 RGD 和靶向 CD3 的肽与 GNNQQNY 相连接,其在高浓度(>400 毫摩尔)时能够组装成纳米纤维。与 CD3 抗体和失活 T 细胞组相比,TRA 肽(AKMGEGGWGANDY-GNNQQNY-RGD)增强了 T 细胞介导的 B16F10 黑色素瘤细胞死亡(高达 43%)。
单字母 H2N-AKMGEGGWGANDYGNNQQNYRGD-OH
多字母 H2N-Ala-Lys-Met-Gly-Glu-Gly-Gly-Trp-Gly-Ala-Asn-Asp-Tyr-Gly-Asn-Asn-Gln-Gln-Asn-Tyr-Arg-Gly-Asp-OH
氨基酸个数 23
分子式 C103H148N34O38S1
平均分子量(MW) 2502.55
参考文献:M. D. Wang, G. T. Lv, H. W. An, N. Y. Zhang and H. Wang, In Situ Self-Assembly of Bispecic Peptide for Cancer Immunotherapy, Angew Chem. Int. Ed. Engl., 2022, 61(10),e202113649

19、FLIVIGSIIGPGGDGPGGD
宋等人用等渗蔗糖溶液制备了经典的 RADA16-I 肽,以构建固体 3D 细胞培养体系。在 RADA16-I 水凝胶中,整合素β1 高度表达,这与紧密的细胞内连接形成有关,表明该水凝胶为卵巢癌细胞的生长提供了有利的微环境。值得注意的是,RADA16 组中的细胞在水凝胶中不规则地伸展,表明这种肽水凝胶为肿瘤细胞的生长提供了适宜的环境。此外,与相同细胞数量的 2D 细胞培养相比,CDDP 和 PTX 在 RADA16-I 水凝胶培养中的抑制率显著降低,这有利于筛选对肿瘤模型敏感的化疗药物。然而,RADA16-I 的低 pH 值特性有可能损害封装的细胞和宿主组织。因此,黄等人选择了另一种自组装肽 FLIVIGSIIGPGGDGPGGD(h9e)与完全培养基混合,构建了用于乳腺癌细胞 3D 培养的水凝胶系统。有趣的是,通过反复移液可以实现 h9e 的凝胶-溶液转变。尽管在这种水凝胶体系中细胞增殖速度显著减缓,但细胞存活率却高得多,且未观察到明显的细胞凋亡现象。长谷川等人开发了一种自组装肽[CH3CONH]-RLDLRLALRLDLR-[CONH2](SPG-178),其在中性溶液中能保持稳定,并且能用高压灭菌器进行灭菌处理。在 SPG-178 水凝胶中,C2C12 细胞在 8 天内扩增约 12 倍,这表明水凝胶培养体系为细胞黏附和存活提供了良好的界面。为了运输 C3H10t1/2 间充质干细胞,海恩斯 - 巴特里克等人使用了 20 个残基的肽 VKVKVKVKVKVDPLPTKVEVKVKV(MAX8)。当细胞被加入到 MAX8 溶液中时,DMEM 中的盐通过静电作用过滤了赖氨酸侧链上的电荷,导致肽折叠并随后自组装。在注射器注射过程中凝胶状态被破坏,但一旦剪切作用消失,凝胶会迅速复原并恢复其原有的机械硬度,使其成为在组织再生过程中将细胞递送至特定生物区域的理想载体。
单字母 H2N-FLIVIGSIIGPGGDGPGGD-OH
多字母 H2N-Phe-Leu-Ile-Val-Ile-Gly-Ser-Ile-Ile-Gly-Pro-Gly-Gly-Asp-Gly-Pro-Gly-Gly-Asp-OH
氨基酸个数 19
分子式 C79H125N19O25
平均分子量(MW) 1740.95
参考文献:H. Huang, Y. Ding, X. S. Sun and T. A. Nguyen, Peptide hydrogelation and cell encapsulation for 3D culture of MCF-7 breast cancer cells, PLoS One, 2013, 8(3), e59482.【2】Y. Nagai, H. Yokoi, K. Kaihara and K. Naruse, The mechanical stimulation of cells in 3D culture within a self-assembling peptide hydrogel, Biomaterials, 2012,33(4), 1044–1051.【3】K. R. Lisa Haines-Butterick, M. Branco, D. Salick,R. Rughani, M. Pilarz, S. Matthew, D. J. P. Lamm andP. Joel, Schneider, Controlling hydrogelation kinetics by peptide design for three-dimensional encapsulation and injectable delivery of cells, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.,2007, 104(19), 7791–7796.

总结:
与其他天然聚合物相比,肽具有良好的生物安全性,易于在体内降解和代谢,且产生的毒性和副作用较小。不同的自组装策略使肽能够形成稳定的纳米结构,这不仅能提高药物的溶解性和包封率,还能在细胞内吞后增加药物在细胞内的积累。针对肿瘤细胞特有的酸性、低氧微环境、高浓度活性氧、谷胱甘肽和其他肿瘤细胞特异性分泌酶,刺激响应型肽水凝胶能够在肿瘤部位精确解聚,释放药物并最大程度减少小分子化疗药物引起的全身毒性副作用。然而,该领域仍存在挑战。尽管肽可以被不同的酶切割,但水凝胶中药物的释放顺序通常难以控制且不稳定。此外,随着时间的推移,降解和结构完整性丧失仍是其应用中的主要难题。在一些研究中,使用人工氨基酸来保持肽的二级结构。
此外,尽管各种响应性肽水凝胶在体外和体内均表现出可控的药物释放,但提高药物释放量和释放速率的准确性仍是亟待解决的关键问题。此外,由于其无免疫原性,大多数肽水凝胶主要被研究作为免疫治疗中的疫苗佐剂。再者,由于成分复杂以及对免疫系统的不可控调节,自组装肽疫苗的临床转化也面临挑战。在细胞水平上,肽组装体如何与细胞器相互作用以及如何调节细胞信号通路仍有待阐明。

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