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  隨著全球可持續(xù)化發(fā)展的需求日益增強(qiáng)，利用可再生天然高分子制備新型藥物載體材料正逐漸成為人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。這些天然高分子通常具有良好的生物相容性和可降解性，使其成為生物醫(yī)藥應(yīng)用的理想選擇。然而，由于其結(jié)構(gòu)中存在較強(qiáng)的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，這些天然高分子在常規(guī)溶劑中通常具有較低的溶解度。這些溶劑要么易燃，有毒或有腐蝕性，要么在應(yīng)用過(guò)程中難以回收，這將對(duì)操作人員和環(huán)境造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題。此外，為了完全溶解生物聚合物，操作過(guò)程中通常需要多步預(yù)處理和長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械攪拌，這些都會(huì)導(dǎo)致大量的能量消耗，限制天然高分子載體材料的發(fā)展。針對(duì)這些問(wèn)題，作為一種新型綠色溶劑，離子液體的引入使在高效溶解生物聚合物的同時(shí)，也解決了環(huán)境污染問(wèn)題。近年來(lái)，大量基于離子液體制備的天然高分子載體材料被相繼研究出來(lái)，用以探討其在藥物傳輸系統(tǒng)和基因治療中的潛在應(yīng)用。

  近期，針對(duì)現(xiàn)階段離子液體在天然高分子載藥系統(tǒng)中應(yīng)用的研究進(jìn)展，華南理工大學(xué)陳玲教授團(tuán)隊(duì)與英國(guó)華威大學(xué)謝豐蔚（Fengwei Xie）研究員在Green Chemistry合作發(fā)表了題為《基于離子液體的天然高分子藥物及基因傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建》（Ionic liquids for preparation of biopolymer materials for drug/gene delivery: A review）的綜述文章。該文章第一作者為博士研究生陳瑾，Fengwei Xie研究員與陳玲教授為共同通訊作者。基于離子液體的物理化學(xué)和生物性能，作者討論了離子液體在天然高分子溶解和載體材料制備過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，基于離子液體在制備過(guò)程中的作用，文章重點(diǎn)探討了各種制備天然高分子載體材料的策略和原則，以及離子液體在天然高分子藥物及基因傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用的巨大潛力，主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 天然高分子在離子液體中的溶解性能

  由于離子液體的溶解性能是其在載藥系統(tǒng)中應(yīng)用的先決條件，在對(duì)離子液體物理化學(xué)性能和天然高分子結(jié)構(gòu)因素討論的基礎(chǔ)上，作者分析了目前利用離子液體去溶解天然高分子的優(yōu)勢(shì)，例如，離子液體可以直接從蟹殼和蝦殼中提取甲殼質(zhì)。這些提取工藝簡(jiǎn)單、溫和，有效地保留了甲殼質(zhì)的分子質(zhì)量和乙酰化程度，從而獲得較高純度的甲殼質(zhì)。此外，離子液體的使用過(guò)后可通過(guò)真空干燥或旋蒸的方法從體系中回收離子液體。因此離子液體的使用能夠降低化工生產(chǎn)的成本，較少污染物的產(chǎn)生。

2. 天然高分子載體材料在離子液體中的制備及其在載藥系統(tǒng)中的應(yīng)用

  離子液體具有高度可設(shè)計(jì)性，這使其在天然高分子材料的制備中具有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)離子液體是否參與載體材料，可以將材料制備策略分為兩大類：

  一是離子液體在制備過(guò)程中僅僅作為溶劑，最終被除去。比如，利用離子液體的溶解性能，將離子液體作為溶解或者反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)天然高分子進(jìn)行物理或者化學(xué)改性，隨后采用特定的加工工藝，如靜電紡絲，超臨界干燥，或者利用合成天然高分子衍生物的性質(zhì)，如親疏水兩親性，制備多種劑型的載藥材料。此外，選擇合適的離子液體來(lái)替換微乳液體系中的水相、有機(jī)相和表面活性劑，可以制備粒度分布均勻，粒徑較小的納米載體材料。

  二是利用離子液體的兩親性，或其抗菌和抗腫瘤性能，離子液體作為組分參與載藥材料的構(gòu)建。比如，通過(guò)其與天然高分子聚合物之間的物理相互作用或化學(xué)改性，制備離子液體-天然高分子聚合物來(lái)進(jìn)行活性物質(zhì)傳輸或者作為潛在藥物本身。

3. 現(xiàn)階段存在的問(wèn)題及面臨的挑戰(zhàn)

  在結(jié)論和展望部分，作者提出了基于離子液體構(gòu)建天然高分子載藥系統(tǒng)的遠(yuǎn)景目標(biāo)。與此同時(shí)，總結(jié)了目前離子液體在其應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題及面臨的挑戰(zhàn)，主要包括：

  （1）利用離子液體制備的天然高分子載藥系統(tǒng)目前仍處于起步階段，有待進(jìn)一步朝著刺激響應(yīng)型和靶向給藥型這些智能載藥系統(tǒng)發(fā)展。此外，離子液體對(duì)于某些疏水性藥物具有良好溶解性，而離子液體的這種巨大優(yōu)勢(shì)尚未被利用于天然高分子載藥系統(tǒng)來(lái)克服目前疏水性藥物難溶解和包埋的缺點(diǎn)。

  （2）為了最終的臨床應(yīng)用，載藥材料必須具有較好的生物順應(yīng)性和降解性。然而目前對(duì)于離子液體的毒性研究?jī)H限于體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有相應(yīng)的體內(nèi)毒理學(xué)數(shù)據(jù)和體外-體內(nèi)相關(guān)性實(shí)驗(yàn)。目前應(yīng)用的離子液體大多數(shù)是咪唑基離子液體，具有較高的毒性，應(yīng)開發(fā)新型天然來(lái)源的離子液體或深共融溶劑，提高其安全性和降低其毒性。

  （3）在利用離子液體制備材料的過(guò)程中，各個(gè)過(guò)程的綠色化學(xué)方面應(yīng)給與充分考慮。比如，針對(duì)目前離子液體的合成方法的復(fù)雜性和潛在環(huán)境污染性，急需發(fā)展新的簡(jiǎn)單、有效、環(huán)境友好的離子液體合成方法。目前僅有少量的研究涉及離子液體的回收利用，對(duì)可能殘留的離子液體的檢測(cè)方法和其對(duì)于制備的天然高分子載體材料的性能影響研究甚少。這些問(wèn)題均有待進(jìn)一步解決。

  本論文通訊作者陳玲：華南理工大學(xué)教授，兼任淀粉與植物蛋白深加工教育部工程研究中心及廣東省天然產(chǎn)物綠色加工與產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國(guó)糧油學(xué)會(huì)玉米深加工分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。長(zhǎng)期致力于淀粉修飾改性及應(yīng)用領(lǐng)域的科研工作，重點(diǎn)開展了淀粉功能化修飾與營(yíng)養(yǎng)功能調(diào)控、淀粉基靶向控制釋放載體材料的設(shè)計(jì)、功能因子靶向控制傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建、基因水平上淀粉多層次結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、以及離子液體等新型溶劑對(duì)于淀粉基材料的構(gòu)建等前沿性探索研究。近年來(lái)，先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金-廣東省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家“863”科技計(jì)劃課題、廣東省“揚(yáng)帆計(jì)劃”引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目以及市級(jí)、企業(yè)合作等科技項(xiàng)目近20多項(xiàng)，同時(shí)參與了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，“973”計(jì)劃等60多項(xiàng)科研項(xiàng)目。相關(guān)研究成果已發(fā)表論文170余篇，他引總數(shù)超過(guò)2000次，h因子為34，獲得國(guó)家發(fā)明專利100余項(xiàng)：曾獲得中國(guó)輕工聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、第38屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)、第十一屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)，廣東省專利優(yōu)秀獎(jiǎng)、中國(guó)僑屆貢獻(xiàn)獎(jiǎng)和廣東省僑聯(lián)科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。https://www2.scut.edu.cn/sp/2017/0717/c11280a173283/page.htm

  本文通訊作者謝豐蔚（Fengwei Xie）：于2009年獲得華南理工大學(xué)制糖工程博士學(xué)位，就讀研究生期間曾獲中國(guó)青少年科研創(chuàng)新獎(jiǎng)。他先后在加拿大圭爾夫大學(xué)（University of Guelph）、澳大利亞昆士蘭大學(xué)（The University of Queensland）、及英國(guó)華威大學(xué)（University of Warwick）從事研究工作。曾于2010年在法國(guó)斯特拉斯堡大學(xué)（Université de Strasbourg）及2018年在美國(guó)加州理工學(xué)院（Caltech）開展訪問(wèn)研究。目前為華威大學(xué)華威制造工程研究院（WMG）的研究員，瑪麗·居里學(xué)者。他致力于從分子設(shè)計(jì)，物理化學(xué)改性、到新型高成本效益加工工藝的開發(fā)等方面推動(dòng)綠色材料的發(fā)展。近年來(lái)的工作興趣主要在于利用涉及新型綠色溶劑的加工技術(shù)和材料復(fù)合方式來(lái)制備高附加值、高性能的天然高分子材料，已取得了一系列研究進(jìn)展。累計(jì)發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，總引用次數(shù)將近3000，h因子26（Google Scholar）。https://warwick.ac.uk/fac/cross_fac/ias/people/wirl/xie 

  本論文第一作者陳瑾，現(xiàn)為華南理工大學(xué)制糖工程專業(yè)的博士生。2016-2017年，在澳大利亞昆士蘭大學(xué)（The University of Queensland）化學(xué)工程學(xué)院進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。主要從事淀粉等天然高分子等物理化學(xué)改性和功能化、以及利用離子液體制備天然高分子生物醫(yī)用材料的研究。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1039/C8GC01120F