付成，李雯慧，鄧云，劉敏，丁菲

（江漢大學(xué)交叉學(xué)科研究院，湖北武漢430056）

0 引言

基于小分子非共價(jià)相互作用自組裝形成的超分子水凝膠是一種具有納米結(jié)構(gòu)的新材料［1］。能夠組裝成超分子水凝膠的小分子有很多，氨基酸和氨基酸衍生物及它們合成的寡肽就是一類重要的自組裝小分子，它們自組裝形成的超分子水凝膠在生物醫(yī)藥和生物技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景［2］。利用天然L型氨基酸自組裝得到的超分子水凝膠已經(jīng)作為前體藥物或者藥物傳遞系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用［3］，但是有報(bào)道顯示天然氨基酸制備的超分子水凝膠存在生物穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，而D型氨基酸則具有較好的生物穩(wěn)定性，因此采用D型氨基酸代替L型氨基酸用于超分子水凝膠的制備是一種有效的解決方法［4］。

近十年來(lái)，采用D型氨基酸及其衍生物作為水凝膠因子，利用氫鍵、疏水作用力、π-π堆積作用力和靜電作用力等非共價(jià)作用力控制水凝膠因子自組裝制備的超分子水凝膠，已經(jīng)作為一類性能獨(dú)特的新型生物材料在治療癌癥方面取得了不少進(jìn)展［5］。D型氨基酸及其衍生物自組裝制備的超分子水凝膠用于癌癥治療的途徑有多種，包括水凝膠因子自組裝包裹抗癌藥物分子在細(xì)胞內(nèi)釋放藥物［6］、水凝膠因子與藥物分子共價(jià)交聯(lián)在體內(nèi)自組裝并定向運(yùn)輸藥物［7］，研究發(fā)現(xiàn)超分子水凝膠有助于減少抗癌藥物的毒性和提升藥物的選擇性。此外，D型氨基酸及其衍生物制備的水凝膠納米纖維可以直接用于抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)［8］，甚至可以有選擇性地殺死癌細(xì)胞［9］。隨著研究的深入，未來(lái)利用D型氨基酸及其衍生物制備的超分子水凝膠將在癌癥治療方面展現(xiàn)出更為廣泛的應(yīng)用前景。

1 基于D型氨基酸及其衍生物自組裝制備的超分子水凝膠

1.1 基于D型氨基酸及寡肽水凝膠因子的超分子水凝膠

氨基酸作為一類分子骨架穩(wěn)定的小分子，除固有的親水氨基和羧基外，側(cè)鏈上還存在著親水或者疏水的側(cè)鏈基團(tuán)［10］。氨基酸通過(guò)自然或者人工縮合得到的寡肽在一定條件下可自組裝形成超分子水凝膠［11］。雖然D型氨基酸縮合而來(lái)的寡肽主要靠人工合成，但是其分子結(jié)構(gòu)式與天然多肽的一致，D型寡肽也與天然寡肽一樣具有很強(qiáng)的自組裝能力［12-13］。Luo等［13］詳細(xì)研究了L型EAK16和D型EAK16分別自組裝形成三維納米纖維的理化性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)兩種納米纖維的流變性能一致，但D型EAK16形成的納米纖維在酶溶液中更穩(wěn)定。進(jìn)一步的研究［14-15］發(fā)現(xiàn)，D型EAK16水凝膠具有的良好理化性能，使其在制備三維細(xì)胞培養(yǎng)支架［14］和促進(jìn)骨骼愈合［15］方面有很好的應(yīng)用前景。Marchesan等［16］則發(fā)現(xiàn)LPheDPheDVal和DPheLPheLVal兩種水凝膠的X射線衍射圖譜、流變性能甚至生物兼容性都非常相似，且二者在溶液中均沒(méi)有細(xì)胞毒性。兩種水凝膠主要驅(qū)動(dòng)力是苯環(huán)的π-π堆積、肽骨架之間的氫鍵以及氨基酸殘基離子化形成鹽橋作用等。但是深入研究發(fā)現(xiàn)，如果PhePheVal寡肽中第二位和第三位的氨基酸構(gòu)象不一樣，會(huì)導(dǎo)致寡肽無(wú) 法自組裝，如LPheDPheLVal、DPheLPheDVal、DPheDPheLVal和LPheLPheDVal都 不能自組 裝 形成水凝膠。在此基礎(chǔ)之上，Marchesan等［17］研究了Val-Phe-Phe三肽，如果第二位和三位的兩個(gè)Phe的構(gòu)象不一致，寡肽的自組裝能力差別很大。如兩組具有立體異構(gòu)三肽都能在生理pH值下形成超分子水凝膠，但是其中一組對(duì)映異構(gòu)體LVal-DPhe-DPhe和DVal-LPhe-LPhe可以形成更規(guī)則的超分子序列，水凝膠也更穩(wěn)定；而另外一組對(duì)映異構(gòu)體LVal-DPhe-LPhe和DVal-LPhe-DPhe形成的水凝膠則機(jī)械性能很差且不穩(wěn)定。

D型寡肽自組裝形成的水凝膠除了機(jī)械性能和生物兼容性與天然寡肽的相似之外，它還能形成β折疊［13-17,18-19］、γ轉(zhuǎn)角［20］等與天然寡肽 相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)。Luo等［13］發(fā)現(xiàn)D型EAK16寡 肽自組裝納米纖維結(jié)構(gòu)中含有β折疊，其形成原因是寡肽一級(jí)結(jié)構(gòu)中疏水的丙氨酸側(cè)鏈位于立體構(gòu)象的一側(cè)，而親水帶正電的賴氨酸和帶負(fù)電的谷氨酸側(cè)鏈位于立體構(gòu)象另外一側(cè)，疏水作用和靜電作用共同驅(qū)動(dòng)寡肽產(chǎn)生β折疊。寡肽GL13K是在人腮腺分泌蛋白中發(fā)現(xiàn)的，其D型對(duì)映異構(gòu)體D-GL13K自組裝形成二級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，隨著pH值和時(shí)間的變化，D-GL13K的二級(jí)結(jié)構(gòu)可從無(wú)序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成α螺旋、β折疊或者β轉(zhuǎn)角［18］。Restu等［19］發(fā)現(xiàn)DPheDPheDPheGlyDLys五肽凝膠因子在質(zhì)量百分比濃度高于0.5%時(shí)即可形成含β折疊的水凝膠。Marchesan等［16］研究具有立體異構(gòu)體的兩組三肽水凝膠，可以分別形成β折疊和反平行β折疊，其中LVal-DPhe-DPhe和DVal-LPhe-LPhe能形成β折疊，而LVal-DPhe-LPhe和DVal-LPhe-DPhe則可以形成反平行β折疊。將反平行β折疊三肽中的DVal殘基換成LPhe殘基后，制備的LPheLPheDPhe可以自組裝形成γ轉(zhuǎn)角，此二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)力是分子間氫鍵、分子內(nèi)氫鍵和苯環(huán)的π-π堆積作用［20］。

1.2 基于D型氨基酸修飾后寡肽水凝膠因子的超分子水凝膠

1.2.1 芳香基團(tuán)修飾的D型氨基酸及寡肽由于芳香基團(tuán)具有π-π堆積和疏水相互作用等弱相互作用力，將芳香基團(tuán)修飾在寡肽上，有利于水凝膠因子的制備。芳香基團(tuán)如芴甲氧羰基（Fmoc）［21］、萘 衍 生 物（Nap）［7,9,22］、5-氯-4-硝 基-2,1,3-苯 噁 二 唑（NBD）［23］、氟 比 洛 芬（Fbp）［24］、卡洛芬（Car）［24］、苯丁酸氮芥（CRB）［8］、芘（Py）［25］和苯甲酰（Bz）［26］等都可以促進(jìn)寡肽在水相中自組裝形成超分子水凝膠。報(bào)道顯示，沒(méi)任何修飾的L/D型苯丙氨酸均不能自組裝形成超分子水凝膠，而Fmoc-DPhe可以直接在生理pH值時(shí)形成超分子水凝膠［27］。

在圖1顯示的8種芳香修飾基團(tuán)中，F(xiàn)moc和Nap較為常用。Fmoc一般用于多肽合成的氨基保護(hù)基團(tuán)，而Nap則是一種用于臨床的普通藥物分子，可以和一些寡肽共軛制備水凝膠因子［28］。Chronopoulou等［21］發(fā)現(xiàn)Fmoc-DPheDPheDPhe水凝膠中納米纖維存在左旋手性；相較L型的Fmoc寡肽，F(xiàn)moc-DPheDPheDPhe對(duì)蛋白酶的降解作用有很強(qiáng)的抵抗能力，亦可將其用于地塞米松抗炎藥物的控制釋放。早在2009年，Liang等［22］就合成了Nap-DPheDPhe水凝膠因子，并首次利用125I作為示蹤劑研究Nap-DPheDPhe超分子水凝膠在體內(nèi)被蛋白酶K降解的過(guò)程，研究發(fā)現(xiàn)D型超分子水凝膠在體內(nèi)確實(shí)有一定抵抗蛋白酶K水解作用的能力，即比L型的水凝膠更適合用于藥物在體內(nèi)的控制釋放。在此基礎(chǔ)上，Li等［7］又合成了磷酸根修飾的NapDPheDPheDLysD?Tyr寡肽，即NapDPheDPheDLysDTyr（P），他們首次發(fā)現(xiàn)氨基酸的構(gòu)象不會(huì)影響堿性磷酸酶催化寡肽中磷酸根的水解作用。因此，可以利用堿性磷酸酶控制NapDPheDPheDLysDTyr水凝膠因子的自組裝，一旦NapDPheDPheDLysDTyr（P）中的磷酸根被酶水解就能釋放水凝膠因子，從而達(dá)到利用酶誘導(dǎo)寡肽自組裝的目標(biāo)。為了更加仔細(xì)研究酶水解反應(yīng)控制水凝膠因子在生物體內(nèi)自組裝的過(guò)程，科研工作者將熒光探針NBD修飾到DPheDPheDTyr（P）DLys寡肽上，利用熒光光譜監(jiān)測(cè)水凝膠因子在細(xì)胞中的自組裝情況，發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)水凝膠因子可以自組裝形成納米級(jí)別的聚集體［23］。

圖1幾種修飾D型氨基酸的芳香基團(tuán)分子結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic presentation of several aromatic protecting groups contained in D-amino acid

與Nap、NBD一樣，F(xiàn)bp、Car、CRB這3種基團(tuán)和D型GFFY（P）寡肽共價(jià)連接后，也不會(huì)影響堿性磷酸酶對(duì)寡肽酪氨酸殘基中磷酸根的水解作用，并且水解之后的凝膠因子都可以自組裝制備超分子水凝膠［8,24］。以上幾種芳香基團(tuán)修飾的寡肽，在形成超分子水凝膠時(shí)都含有β折疊。但是也有芳香基團(tuán)修飾的寡肽水凝膠因子，如Py能夠通過(guò)芳香基團(tuán)的堆積促進(jìn)水凝膠中α螺旋到β折疊的轉(zhuǎn)變。Li等［25］設(shè)計(jì)了兩種Py修飾的寡肽，分別是RMLRF-Py（A-Py）和IQEVNPy（B-Py），使用D型氨基酸作為合成底物，將兩種寡肽分別標(biāo)記為DA-Py和DB-Py。研究發(fā)現(xiàn)DA-Py和DB-Py可分別自組裝形成α螺旋，但是混合之后自組裝的超分子水凝膠中是β折疊結(jié)構(gòu)，此研究表明D型寡肽水凝膠因子自組裝的二級(jí)結(jié)構(gòu)可以被人為控制。除了水凝膠纖維內(nèi)二級(jí)結(jié)構(gòu)具有可控性外，也有研究報(bào)道表明超分子水凝膠的纖維網(wǎng)絡(luò)可以用于控制蛋白質(zhì)的結(jié)晶［26］。Conejero-Muriel等［26］在半胱氨酸衍生物水凝膠中研究以葡萄糖異構(gòu)酶為模型的蛋白質(zhì)結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)該酶在D型寡肽水凝膠中結(jié)晶效果最好。

1.2.2 烷基類基團(tuán)修飾的D型氨基酸及寡肽烷基長(zhǎng)鏈Alkyl作為一類常見(jiàn)的疏水基團(tuán)，具體分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。將烷基與親水寡肽序列連接，能形成“兩親”寡肽小分子（PA）［29］。當(dāng)PA溶解到水溶液中，疏水烷基鏈暴露，寡肽的疏水尾巴就會(huì)誘導(dǎo)親水頭部形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Zhang等［30］將烷基長(zhǎng)鏈與蘇氨酸二肽結(jié)合制備寡肽，利用寡肽的蘇氨酸殘基形成分子間氫鍵，寡肽的烷基長(zhǎng)鏈形成分子間疏水作用力，兩種作用力共同促進(jìn)寡肽自組裝形成β折疊。自組裝過(guò)程中，D型寡肽的手性使β折疊發(fā)生左旋的螺旋。

圖2幾種修飾D型氨基酸烷基基團(tuán)的分子結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic presentation of several alkyl groups protecting groups contained in D-amino acid

叔丁氧羰基（Boc）也是一種氨基酸合成過(guò)程中常用的氨基保護(hù)基團(tuán)，由于它含有叔丁基，利用其作為修飾基團(tuán)修飾寡肽制備水凝膠的研究也不少［31］。Basu等［31］合成了Boc-PhePhePhe寡肽的4組對(duì)映異構(gòu)體，發(fā)現(xiàn)除Boc-LPheLPheDPhe和Boc-DPheDPheLPhe這一組寡肽無(wú)法自組裝形成水凝膠之外，其余3組都可以自組裝成水凝膠。在3組能夠自組裝的水凝膠因子中，Boc-LPheDPheDPhe水凝膠因子應(yīng)對(duì)蛋白酶水解的能力以及包裹藥物的效果最好。此外，金剛烷（Ada）與GlyDPheDPheDTry連接制備的寡肽能夠形成水凝膠，說(shuō)明Ada也是一種可以促進(jìn)寡肽自組裝的疏水基團(tuán)［32］。

1.3 基于D型氨基酸及寡肽參與的超分子水凝膠

1.3.1 D型氨基酸與其他小分子共價(jià)結(jié)合的超分子水凝膠因子除了利用芳香基團(tuán)、烷基類結(jié)構(gòu)修飾D型氨基酸外，將修飾后的D型氨基酸與L型氨基酸縮合連接制備水凝膠因子的研究也已經(jīng)展開(kāi)［33］。Giri等［33］合成兩種水凝膠因子Boc-Gly-LPhg-DPhe-OMe和Boc-Gly-LPhg-DPhg-OMe，研究發(fā)現(xiàn)這兩種水凝膠因子雖然都能自組裝形成反平行β折疊，但是兩種反平行β折疊繼續(xù)自組裝的結(jié)構(gòu)分別形成單螺旋鏈和雙螺旋鏈。

此外，為了研究烷基長(zhǎng)鏈對(duì)水凝膠因子的影響，同時(shí)利用兩種基團(tuán)修飾D型氨基酸制備Boc-δ-Ava-Phe-OH水凝膠因子，發(fā)現(xiàn)δ-Ava長(zhǎng)鏈的長(zhǎng)度可以控制水凝膠的形成。當(dāng)烷基數(shù)量是4的時(shí)候，Boc-δ-Ava-DPhe-OH和Boc-δ-Ava-LPhe-OH均可以制備水凝膠；而當(dāng)烷基數(shù)量是3或者5的時(shí)候，兩種寡肽都不能形成水凝膠。高倍透射電鏡圖顯示，Boc-δ-Ava-DPhe-OH水凝膠纖維要比Boc-δ-Ava-LPhe-OH水凝膠纖維的孔隙更多更大，但是將兩種水凝膠用于吸附孔雀綠和羅丹明B時(shí)，發(fā)現(xiàn)二者的吸附速率沒(méi)有明顯的區(qū)別［34］。

1.3.2 D型寡肽與小分子混合共組裝制備的超分子水凝膠D型寡肽在自組裝過(guò)程中除了受氨基酸序列、π-π共軛和疏水作用力影響之外，還能通過(guò)與小分子共混來(lái)改善水凝膠的性能［35］。Zhang等［35］將Pyr-DAlaDAla與萬(wàn)古霉素混合，發(fā)現(xiàn)二者可以共組裝并大幅提高水凝膠的彈性模量。但是將萬(wàn)古霉素與Fmoc-DAlaDAla共混時(shí)，會(huì)導(dǎo)致Fmoc-DAlaDAla水凝膠瓦解成溶液［36］。Zhao等［37］合成OTE-DPhe小分子，并將其與Fmoc-LPhe共混制備了超分子水凝膠，發(fā)現(xiàn)制備的水凝膠能夠分別捕獲大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，同時(shí)也能在特定材料上選擇性地殺死金黃色葡萄球菌。此外，Biswas等［38］制備含亮氨酸二肽的PA立體異構(gòu)體，并將其分別與L型、D型酒石酸混合制備水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)亮氨酸均為L(zhǎng)型時(shí)，PA分子分別與L型或D型酒石酸混合才能形成水凝膠。由此可見(jiàn)，D型寡肽在與小分子共混制備水凝膠時(shí)，其手性結(jié)構(gòu)對(duì)水凝膠影響很大，如何充分地利用并發(fā)揮手性結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，還需要進(jìn)一步的探索。

2 D型氨基酸超分子水凝膠在抗癌方面的研究進(jìn)展

2.1 超分子水凝膠包含抗癌藥物用于抗癌研究

2.1.1 水凝膠因子自組裝包裹小分子抗癌藥物用于抗癌研究水凝膠因子自組裝納米纖維形成的疏水區(qū)域可以包裹疏水藥物，在納米纖維降解的時(shí)候，可以原位控制釋放藥物分子。近年來(lái)，利用D型寡肽自組裝納米纖維來(lái)增強(qiáng)疏水性抗癌藥物傳遞與釋放的研究，受到了廣泛關(guān)注［24,34］?；贒型寡肽的水凝膠不僅可以作為載體控制負(fù)載率和釋放率，還能夠增強(qiáng)水凝膠對(duì)體內(nèi)蛋白酶水解作用的抗性。相較L型寡肽，D型寡肽制備的納米纖維在體外實(shí)驗(yàn)和生物體內(nèi)都顯示出更好的穩(wěn)定性［39-40］。

Yang等［39］系統(tǒng)地研究了L型氨基酸和D型氨基酸分別制備的寡肽水凝膠因子在動(dòng)物模型中的穩(wěn)定性、體內(nèi)分布情況和細(xì)胞毒性。他們將D型和L型Nap-GFFY寡肽與整聯(lián)蛋白識(shí)別寡肽RGD［41］結(jié)合，制備D/L型的Nap-GFFYGRGD水凝膠因子，并分別將其自組裝的納米纖維注射到BALB/c小鼠體內(nèi)。24 h后小鼠血液中L型水凝膠因子基本降解，而D型水凝膠因子則保存完好。使用125I分別標(biāo)記D/L型寡肽上的酪氨酸殘基，并將形成的寡肽納米纖維分別通過(guò)靜脈注射到BALB/c小鼠體內(nèi)，研究隨時(shí)間變化D/L型兩種納米纖維在小鼠體內(nèi)的分布情況，發(fā)現(xiàn)兩種納米纖維以及兩種水凝膠因子在體內(nèi)各個(gè)組織器官的分布區(qū)別很大：L型納米纖維主要分布在胃組織，水解后的L型寡肽主要分布在小腸；而D型納米纖維和其水解的寡肽，則主要分布在肝組織、腎臟和大腸。但是L和D型納米纖維都能在12 h后消失，顯示出它們對(duì)肝組織和腎臟的低毒性［39］。在此基礎(chǔ)上，Liu等［40］以十羥基喜樹(shù)堿HCPT作為模型藥物，比較L型和D型Nap-GFFYGRGD寡肽水凝膠分別包裹HCPT的抗腫瘤效果，發(fā)現(xiàn)D型寡肽水凝膠的抗腫瘤效果更好。數(shù)據(jù)顯示，將D型和L型納米纖維分別包裹HCPT，即使沒(méi)有有機(jī)溶劑的輔助，HCPT的負(fù)載率也能分別到達(dá)66%和73%，而且HCPT對(duì)納米纖維自組裝的影響很小，可以忽略不計(jì)。采用末端標(biāo)記法監(jiān)測(cè)小鼠體內(nèi)D型納米纖維/HCPT、L型納米纖維/HCPT、HCPT的抗腫瘤效果，定量分析凋亡細(xì)胞比例的數(shù)據(jù)分別是（68.3±3.6）%、（51.9±3.2）%、（37.9±3.5）%，說(shuō)明D型納米纖維/HCPT的抗癌效果最好［40］。

2.1.2 水凝膠因子與抗癌藥物小分子共價(jià)交聯(lián)用于抗癌研究Wang等［5］總結(jié)了D型寡肽水凝膠用于治療癌癥的多種方式，引起了廣泛的關(guān)注，研究結(jié)果顯示D型寡肽與抗癌藥物分子共價(jià)交聯(lián)用于抗癌藥物傳遞與釋放，是D型寡肽水凝膠用于治療癌癥的另外一種重要方式。Li等［7］分別將D/L型寡肽與抗癌藥物紫杉醇共價(jià)連接合成D/L型Nap-PhePheLysTry（P）-紫杉醇化合物，X衍射射線顯示D型化合物和L型化合物都可以與堿性磷酸酶的活性位點(diǎn)結(jié)合。因此，兩種化合物均可通過(guò)堿性磷酸酶水解得到含紫杉醇的水凝膠因子，而且核磁共振波譜還顯示堿性磷酸酶對(duì)兩種化合物磷酸根水解速率一致。通過(guò)優(yōu)化兩種化合物、酶的濃度，發(fā)現(xiàn)在生理pH值下堿性磷酸酶可控制兩種水凝膠因子制備直徑在9 nm左右的水凝膠納米纖維。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，將紫杉醇與D/L型寡肽共價(jià)合成兩種化合物所制備的納米纖維可以分別用于癌癥的治療。雖然兩種納米纖維的抗癌效果都比無(wú)修飾紫杉醇的效果要好，但是D型寡肽的抗癌效果又比其對(duì)應(yīng)L型寡肽的更好。

2.2 D型氨基酸及其衍生物寡肽原位自組裝水凝膠纖維用于抗癌研究

除了增強(qiáng)臨床抗癌藥物的治療效果外，寡肽自組裝納米結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要功能是可以選擇性地殺死癌細(xì)胞。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)寡肽原位自組裝形成的納米纖維有兩種選擇性殺死癌細(xì)胞的方式：一是寡肽進(jìn)入癌細(xì)胞，通過(guò)癌細(xì)胞內(nèi)特異性過(guò)度表達(dá)的酶，驅(qū)動(dòng)水凝膠因子在癌細(xì)胞內(nèi)自組裝，自組裝納米纖維能夠影響癌細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)送，從而影響癌細(xì)胞的存活［42］，如圖3a所示。Kuang等［43］的研究發(fā)現(xiàn)，在癌細(xì)胞內(nèi)被酯酶控制制備的D型Nap-PhePhe寡肽水凝膠因子自組裝能形成納米纖維，形成的納米纖維均可以抑制HeLa細(xì)胞生長(zhǎng)。但是由于天然L型氨基酸形成的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或者寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)通道對(duì)D型寡肽的吸收效率較低，所以研究D型寡肽進(jìn)入細(xì)胞的方式非常重要［44］。二是D型寡肽特異性地在癌細(xì)胞表面聚集，誘導(dǎo)癌細(xì)胞內(nèi)幾種細(xì)胞凋亡因子的分泌，從而選擇性殺死癌細(xì)胞［45］，如圖3b所示。Du等［45］研究數(shù)據(jù)顯示D型寡肽Nap-DPheDPheD?Try（P）可以通過(guò)癌細(xì)胞表面過(guò)度表達(dá)的膜外磷酸酶控制釋放Nap-DPheDPheDTry水凝膠因子，釋放的水凝膠因子在癌細(xì)胞表面能原位自組裝形成納米纖維，而正常細(xì)胞表面磷酸酶含量較低，水凝膠因子難以達(dá)到自組裝濃度。癌細(xì)胞表面形成的納米纖維，阻礙癌細(xì)胞間信息交流和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，從而特異性地殺死癌細(xì)胞。Zhou等［9］對(duì)Nap-DPheDTry（P）DPheDTry（P）、Nap-DPheD?TryDPheDTry（P）、Nap-DTry（P）DPheDPheDTry（P）、Nap-DTryDPheDPheDTry（P）、Nap-DPheDPheDTryDTry（P）和Nap-DPheDPheDTry（P）DTry（P）6種寡肽在堿性磷酸酶控制下形成的超分子水凝膠進(jìn)行深入的研究。發(fā)現(xiàn)在采用1 U/mL的磷酸酶分別水解6種寡肽時(shí)，制備的超分子水凝膠的最低凝膠化濃度均在1～2.5 wt%之間，水凝膠納米纖維的直徑在3～9 nm之間。當(dāng)分別使用6種寡肽培養(yǎng)不同細(xì)胞時(shí)，6種寡肽對(duì)不同的細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞毒性有區(qū)別。推測(cè)可能是由于不同細(xì)胞的細(xì)胞膜表面磷酸酶含量有所不同，影響寡肽在細(xì)胞附近的自組裝，從而影響了細(xì)胞的存活［46］。

圖3前體寡肽原位自組裝誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的示意圖Fig.3 Schematic diagram of cell death induced by in situ self-assembly of precursor oligopeptides

2.3 基于D型氨基酸及其衍生物參與的共組裝水凝膠用于治療癌癥的研究

大分子水凝膠作為癌癥治療的藥物載體，已經(jīng)有幾十年的研究歷程。將D型氨基酸及其衍生物小分子水凝膠因子與大分子混合制備的共組裝水凝膠，可以用于培養(yǎng)干細(xì)胞［47］、負(fù)載抗癌藥物［48］和制備抑菌水凝膠［49］等。Zheng等［47］分別將D型和L型的Fmoc-FFC與聚乙二醇混合共組裝制備D型水凝膠和L型水凝膠，發(fā)現(xiàn)聚乙二醇光交聯(lián)結(jié)構(gòu)不影響D型或L型的Fmoc-FFC水凝膠因子的自組裝。圓二色譜信號(hào)顯示D型水凝膠和L型水凝膠具有對(duì)稱的振動(dòng)吸收峰，且兩種水凝膠的流變性能和穩(wěn)定性一致。但是采用三維細(xì)胞技術(shù)將兩種水凝膠培養(yǎng)干細(xì)胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)D型水凝膠和L型水凝膠對(duì)干細(xì)胞的影響不一樣。D型水凝膠能明顯影響細(xì)胞的黏附、轉(zhuǎn)移和分化。因此，可通過(guò)水凝膠控制干細(xì)胞的分化繼而維持干細(xì)胞形態(tài)，從而可以抑制干細(xì)胞轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的腫瘤。

3 結(jié)語(yǔ)

多年以來(lái)，D型氨基酸、寡肽或者經(jīng)修飾的D氨基酸衍生物作為水凝膠因子制備超分子水凝膠的研究已經(jīng)非常深入，研究?jī)?nèi)容包括它們與天然氨基酸具有相似二級(jí)結(jié)構(gòu)、有相同甚至更好的載藥能力以及更好的抗癌效果等多個(gè)方面。而D型氨基酸及寡肽除了自組裝外，它們還能與其他小分子或者高分子共組裝制備超分子水凝膠并用于癌癥治療的研究。研究還發(fā)現(xiàn)，D型氨基酸修飾基團(tuán)的不同或者D型寡肽中氨基酸序列的改變，對(duì)超分子水凝膠的物理性質(zhì)影響顯著。此外，雖然D型氨基酸寡肽自組裝納米纖維具有良好的生物穩(wěn)定性，但是D型氨基酸對(duì)生物體內(nèi)蛋白質(zhì)目標(biāo)無(wú)法特異性識(shí)別，導(dǎo)致它的應(yīng)用有一定局限。因此，如何準(zhǔn)確迅速地讓D型氨基酸及D型寡肽水凝膠識(shí)別目標(biāo)細(xì)胞、怎樣更加合理地設(shè)計(jì)D型寡肽的氨基酸序列以便增強(qiáng)其自組裝水凝膠在癌癥治療中的作用等都是D型氨基酸及D型寡肽自組裝超分子水凝膠目前需要解決的問(wèn)題。隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入，相信不久的將來(lái)，D型氨基酸及D型寡肽超分子水凝膠用于癌癥治療的研究會(huì)取得更加重要的進(jìn)展。