水凝胶是一种多功能材料，在过去的几十年中已成为生物医学领域一系列应用的有希望的候选材料，从组织工程和再生医学到受控药物输送。特别是在药物输送领域，它们一直是抗癌药物和治疗剂在空间和时间上受控输送的重要主题。特别是基于肽的自组装水凝胶，最近已成为输送一系列药物的潜在候选载体。为了探索药物-肽相互作用如何影响阿霉素 (Dox) 的释放，该研究使用了五种具有不同物理化学性质的 β-折叠形成自组装肽，即：FEFKFEFK (F8)、FKFEFKFK (FK) 、FEFEFKFE (FE)、FEFKFEFKK (F8K) 和 KFEFKFEFKK (KF8K)（F：苯丙氨酸；E：谷氨酸；K：赖氨酸）。首先，对负载 Dox 的水凝胶进行了表征，以确保药物的掺入不会显着影响水凝胶的特性。
随后，使用紫外吸光度研究水凝胶中的 Dox 扩散。发现保留在 F8/FE 复合水凝胶中的药物量与肽纤维携带的电荷量成正比。当使用阳离子-π 相互作用时，发现末端赖氨酸的位置和数量在 Dox 的保留中起关键作用。在这种情况下，保留在 F8/KF8K 复合水凝胶中的 Dox 的量与引入的末端赖氨酸的量有关，并且获得了 3/1 的末端赖氨酸/Dox 相互作用化学计量。对于纯 FE 和 KF8K 水凝胶，还发现保留的最大 Dox 量与水凝胶的总浓度有关，因此与可用于与药物相互作用的总纤维表面积有关。对于 14 mM 水凝胶，约 170-200 μM Dox 可在 24 小时后保留。这组肽还显示出对酶降解的广泛敏感性，这为能够控制这些水凝胶的降解速率开辟了前景。最后，从水凝胶中释放的 Dox 被证明是有活性的，并在体外影响 3T3 小鼠成纤维细胞的活力。该团队研究清楚地表明了这种肽设计作为可注射或可喷雾水凝胶制剂用于控制药物递送的平台的潜力。
图 1. (A) β-折叠形成肽的自组装和凝胶化途径示意图。说明喷洒和注射肽水凝胶的照片；(B) 本研究中使用的肽的化学结构和在 pH 7 时选择的物理化学性质；(C) Dox 在 pH 7 时的化学结构和选定的物理化学性质。
相关论文以题为Controlling Doxorubicin Release from a Peptide Hydrogel through Fine-Tuning of Drug–Peptide Fiber Interactions发表在《Biomacromolecules》上。通讯作者是曼彻斯特大学Alberto Saiani教授。
参考文献：
doi.org/10.1021/acs.biomac.2c00356