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  由雙親性聚合物自組裝形成的聚合物膠束是研究最為廣泛的一類納米載體，其疏水性內核能夠包載水難溶性藥物，而其親水性殼層可賦予其隱蔽性能（stealthy），并通過表面功能化制備了眾多類型的靶向輸送膠束，例如BIND Therapeutics公司的前列腺癌PSA靶向功能化PEG-PLA膠束—Accurins。目前，PEG-PLA等聚合物膠束已進入臨床應用而更多的體系正在進行臨床試驗。然而，聚合物膠束輸送體系的遞藥效率和治療效果與預期結果相差甚遠，特別是最近Accurins臨床試驗失敗更是一大打擊。造成這一現狀的重要原因是對聚合物膠束的體內清除機制、在血液循環中的解離過程、解離動力學及其影響因素還不非常清楚，特別是三個關鍵問題還有待于解答：

• ①注射入血液后，聚合物膠束解離速率有多快？解離到什么程度？

• ②聚合物膠束在血液循環中的清除機制是什么？肝捕捉的是整個膠束還是聚合物單鏈（unimers）？也就是膠束解離與被清除的因果關系是什么？是因膠束解離為聚合物單鏈而被清除？還是因膠束被清除而導致血液中聚合物濃度降低而導致解離（類似于稀釋作用）？

• ③聚合物膠束能夠完整地到達腫瘤組織嗎？

  只有弄清楚這三個問題才能進一步設計高效膠束型載藥系統。例如，若膠束進入血液后快速解離為單鏈并被清除，探索PEG密度或結構來提高膠束的Stealthy能力、表面功能化提高腫瘤靶向能力的努力將是徒勞的。

  最近，浙江大學化工系申有青教授團隊回答了臨床應用的嵌段聚合物聚乙二醇-聚己內酯（PEG-PCL）和聚乙二醇-聚乳酸（PEG-PDLLA）膠束的上述問題。通過將聚合物疏水末端偶聯一對熒光共振能量轉移（FRET）熒光分子Cy5和Cy5.5，制備了FRET膠束。這種膠束的特點是熒光基團不會釋放、只有膠束解離才能導致FRET消失，因此可以實時追蹤聚合物膠束的解離，并通過測定膠束中熒光分子FRET效率來計算聚合物鏈在溶液中的膠束度，即聚合物鏈以膠束形式存在的百分數，由此評價膠束的解離速率和清除機制。研究發現，在體外靜止條件下，PEG-PCL-FRET膠束隨著稀釋逐漸解離，但在其CMC以下仍有60%以上的膠束度，與蛋白或血清共孵育僅能夠引起膠束少量解離；但當溶液通過微流體通道、在剪切力作用下可引起膠束大量解離至20%以下。

圖1. FRET膠束的原理及其在體內的解離過程和清除途徑。(a) 疏水鏈段分別聯有Cy5和Cy5.5的PEG-PCL(或PLA)自組裝形成FRET膠束，而一旦解離則FRET熒光消失，其FRET效率與膠束度成正比。(b)膠束作為藥物輸送體系的三個基本問題：①注射入血液后，聚合物膠束的解離速率和解離程度？②聚合物膠束在血液循環中的清除機制？清除的是整個膠束還是聚合物單鏈？③到達腫瘤組織的是完整的聚合物膠束嗎？(c) 發現的PEG-PLC(PLA)膠束清除機制：在血管中剪切力作用下這類軟膠束變形，促使血液蛋白與膠束疏水內核相互作用而形成PEG-PCL(PLA)/蛋白復合物，因而膠束快速解離為聚合物單鏈而被Kupffer細胞清除。

  PEG-PCL(或PLA)-FRET膠束尾靜脈注射入小鼠體內后，膠束迅速發生解離，1小時后僅有20%的膠束能夠保持完整性，這種解離速度和程度與劑量（或血液中聚合物濃度）的關系不大：預注射空白PEG-PCL膠束、增加PEG-PCL-FRET注射劑量、或用GdCl3抑制小鼠肝臟巨噬細胞的攝取來降低聚合物的清除速率，都可以提高血液中的聚合物濃度，但對血液中的膠束度沒有影響、仍然很低，這表明PEG-PCL(或PLA)-FRET膠束進入血液后會快速解離為聚合物單鏈unimers。肝臟切片熒光廣譜表明，肝臟中的PEG-PCL主要以單鏈形式存在。血管實時成像顯示，PEG-PCL-Cy5.5膠束與Cy5標記的鼠白蛋白（MSA-Cy5）進入血液后, 很快形成MSA-Cy5/PEG-PCL-Cy5.5單鏈FRET復合物，且這些復合物蓄積在肝臟中，這表明在毛細血管中流體剪切力的作用下，PEG-PCL膠束容易變形而使白蛋白能夠與疏水的PCL核作用，使疏水PCL段有可能進入白蛋白的疏水腔而形成白蛋白/PEG-PCL單鏈復合物，促使膠束解離并形成白蛋白/PEG-PCL單鏈復合物。腫瘤切片熒光廣譜發現，腫瘤中的聚合物主要以膠束形式存在，表明血液中的膠束的確能夠到達腫瘤組織。同時，PEG-PCL-FRET膠束與HepG2細胞共孵育后，細胞膜上的膠束能夠保持完整性，而進入細胞后PEG-PCL-FRET膠束逐漸發生解離。

  該研究回答了上述關于PEG-PCL(PLA)膠束的基本問題：PEG-PCL和PEG-PLA類軟核膠束注射進入血液循環系統后，在血液剪切力和血漿蛋白的作用下膠束快速解離為聚合物單鏈而被Kupffer細胞清除，而整個膠束則較難被Kupffer細胞捕獲；血液中的膠束的確可以到達腫瘤并在腫瘤細胞膜上穩定。該工作為設計高效聚合物膠束遞藥系統提供切實的參考依據。尤其重要的是，高穩定性膠束是設計表面功能化膠束的基礎。該成果于近期發表在ACS Nano，由博士生孫璇嶸和王國偉共同完成，并得到國家重大科學研究計劃項目和國家自然科學基金委重大項目資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b02830