天然聚合物如多糖和蛋白质等，由于其优良的生物活性和生物可降解性已被广泛应用于生物医学领域。为了满足不同的应用需求，天然聚合物需要与小分子化合物、合成或天然高分子及无机纳米材料等改性或偶联。在这些复合材料中，多糖-肽聚合物因其设计灵活、生物相容性好、可生物降解以及与天然糖蛋白结构相似而备受关注。在过去的20年里，多糖-肽聚合物在解决许多长期存在的医学复杂问题方面显示出巨大的潜力。
近日，北京化工大学徐福建教授团队对多糖-肽偶联物相关工作进行了总结，从多糖-肽偶联物的设计、化学偶联方法以及在生物医学领域的应用等进行了综述。同时，重点介绍了多糖-肽偶联物在生物医学中的一些应用实例，包括药物递送系统、核酸递送载体、组织工程和抗菌应用。此外，还对多糖-肽偶联物面临的挑战和需求进行了展望。该研究以题为“Polysaccharide–Peptide Conjugates: A Versatile Material Platform for Biomedical Applications”的论文发表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。
多糖-肽偶联物的合成策略：用于聚合的肽官能团包括巯基、氨基、咪唑基和羧基。从化学偶联的类型来看，多糖-肽偶联物常用的共价偶联方法可分为硫醇-烯烃（硫醇-迈克尔加成和硫醇-烯烃自由基加成）反应（如图1所示），1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）/ N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）偶联体系，席夫碱反应，铜催化的炔烃-叠氮化物偶联（CuAAC）的点击化学反应和利用α-氨基酸N-羧酸酐（NCA）单体开环聚合（ROP）（如图2所示）的方法。此外，还包括一些非共价相互作用和其他共价偶联反应来构建多糖-肽偶联物（如图3所示）。
图1 硫醇-烯烃共价偶联反应
图2 α-氨基酸N-羧酸酐（NCA）单体开环聚合
图3 微生物转谷氨酰胺酶（MTGase）催化羧甲基纤维素（CMC）与丝肽偶联
多糖-肽偶联物的小分子药物递送系统 ：由于疏水性小分子药物溶解性差，通透性低，血液半衰期短，蛋白水解迅速且具有免疫原性，因此需经过修饰或封装在纳米级药物载体中来实现高效递送。目前已有多种多糖-肽偶联物体系被报道用于 小分子药物的递送 ，其中 肽作为功能部位进行靶向 ，而 多糖基材料则提供交联稳定性和刺激响应性 （如图4所示）。此外，利用氨基酸的差异，设计 特异性肽序列 的多糖-肽共聚物在核酸递送中发挥多种作用，包括核酸浓缩和内体逃逸。
图4 PH触发的多糖-肽递送DOX的释放过程示意图
多糖-肽偶联物的组织工程应用：组织工程领域旨在通过结合来自人体的细胞和功能性生物支架材料来修复或再生受损组织。天然多糖具有良好的生物相容性和保水性，以及长聚合物链，但不足以提供机体所需的功能和生物活性。而包含不同功能基序的肽链的加入则为多糖支架引入了多种特异功能，目前已开发出多种基于多糖-肽共聚物的支架和水凝胶用于组织再生（如图5所示）。
图5 粘合肽功能化的多糖基水凝胶的制备过程示意图
多糖-肽偶联物的抗菌作用 抗菌肽（AMPs）是由活生物体产生的可抑制微生物病原体增殖的短肽。尽管具有理想的抗菌活性，但AMPs对哺乳动物细胞的高毒性和低特异性限制了其临床应用。为此，将AMPs与具有良好生物相容性和可酶降解的多糖偶联以保持抗菌活性，同时降低免疫毒性。目前已经开发出了多种形式的包括聚合物纳米颗粒，水凝胶，薄膜和涂料等抗菌材料（如图6所示）。
图6 壳聚糖抗菌肽的制备及其在抗菌和多色成像中的应用
总结 多糖-肽偶联物因其出色的生物相容性和可生物降解性、可调性、与ECM的结构相似性以及易于聚合而被广泛应用于医学研究领域，这些结果证明了多糖和肽的互补特性的协同作用。
展望 尽管多糖-肽偶联物具有很大的优势，但要充分发挥其临床应用潜力还需要做大量的工作，包括对物质分子的结构功能特性的研究，以及聚合方法的改进和精准控制等。此外，在各个应用领域方面还面临其特定的挑战：对于核酸和小分子药物的输送，多糖-肽偶联物的血液半衰期和血液稳定性是有待解决的重大难题；对于组织工程应用，移植物的排异反应仍然是主要挑战；在抗菌应用方面，多糖-肽则需要提高其选择性，降低细胞毒性和血液毒性以及最低抑菌浓度。综上所述，多糖-肽偶联物显示出了较好的生物医学应用前景。随着天然蛋白衍生肽的发展和对肽结构-功能关系的更深入理解，多糖-肽偶联物的生物医学应用将得到进一步拓宽。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005978
来源：高分子科学前沿
声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
投稿模板：
单篇报道：
系统报道：
历史进展：
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
