作者：王友志, 高潔, 楊志謀. 短肽自組裝水凝膠的溫和制備方法及免疫佐劑應(yīng)用[J]. 高分子學(xué)報(bào),參考文獻(xiàn)可閱讀期刊原文
摘要
短肽自組裝水凝膠是一種新型的軟物質(zhì)材料，它由短肽通過(guò)自組裝形成，具有生物活性和生物相容性高、易于設(shè)計(jì)與合成以及對(duì)外部刺激能快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，它在生物醫(yī)藥、分析檢測(cè)、組織工程等領(lǐng)域有很高的應(yīng)用前景.本文主要總結(jié)了我們近年來(lái)在短肽自組裝水凝膠溫和制備方法研發(fā)方面的工作，同時(shí)介紹了短肽自組裝水凝膠在疫苗佐劑方面的創(chuàng)新應(yīng)用，并探討了短肽自組裝水凝膠研究領(lǐng)域的挑戰(zhàn)及研究熱點(diǎn).
水凝膠在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)，如果凍、發(fā)膠、眼膏等.由于它是一種富含水的物質(zhì)(水含量通常高達(dá)90%以上)，接近于人體很多組織如肝臟、眼球玻璃體等，它在組織工程、藥物遞送、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有很高的應(yīng)用前景.根據(jù)其組成成分，水凝膠可分為高分子水凝膠和小分子水凝膠；而根據(jù)成膠方式，它又可分為由共價(jià)交聯(lián)得到的共價(jià)水凝膠和由非共價(jià)鍵相互作用力而成的物理水凝膠.天然高分子或者人工合成高分子可通過(guò)共價(jià)交聯(lián)也可以通過(guò)非共價(jià)鍵作用力形成水凝膠[1~12]，而小分子只能通過(guò)非共價(jià)鍵作用力自組裝形成水凝膠.高分子水凝膠在日常生活(退熱貼等)、農(nóng)業(yè)(植物保水劑等)、生物醫(yī)學(xué)(防粘連等)等領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用.而小分子水凝膠作為一種新型水凝膠，是近年來(lái)科研的熱點(diǎn).
小分子水凝膠是一種由小分子(分子量通常低于2000)通過(guò)自組裝而成的水凝膠[13, 14].能成膠的小分子稱為成膠因子，成膠因子通過(guò)非共價(jià)鍵作用，如氫鍵、π-π作用、疏水作用、主客體相互作用、正負(fù)電荷相互作用力以及配位鍵等自發(fā)的形成能在水溶液中穩(wěn)定存在的三維網(wǎng)絡(luò)，從而包裹水分子等物質(zhì)形成水凝膠.由于非共價(jià)鍵作用力是可逆、可控的，小分子水凝膠往往顯現(xiàn)出可逆、可控的成膠行為，是一種智能的水凝膠.成膠因子通常是富含氫鍵的兩親性分子，如糖衍生物[15]、芳香雜環(huán)化合物[16]、氨基酸衍生物[17]、多肽及其衍生物[18~23]等.其中，短肽類成膠因子由于其良好的生物活性和生物相容性、易于設(shè)計(jì)和合成、對(duì)外部刺激的快速響應(yīng)性等特性，吸引了學(xué)術(shù)界廣泛的研究興趣.在過(guò)去的20年間，基于短肽的小分子水凝膠在藥物遞送[24~27]、組織工程[28]、腫瘤抑制[29~31]、分析檢測(cè)[32~34]和疫苗佐劑[35, 36]等生物醫(yī)藥領(lǐng)域顯現(xiàn)了很好的應(yīng)用前景.
常見(jiàn)的短肽水凝膠的成膠方法包括加熱-冷卻法、pH值調(diào)節(jié)法、離子強(qiáng)度改變法、超聲成膠法、有機(jī)溶劑助溶法等[21, 23, 28, 37, 38].這些成膠方法在應(yīng)用于活性物質(zhì)包載時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)其無(wú)損包載.研究者開(kāi)發(fā)出多種優(yōu)良的成膠方式，如酶催化、光照、小分子催化、蛋白或高分子添加物輔助等成膠法[39~44].近年來(lái)，我們課題組也發(fā)展了幾種生物相容性良好的溫和成膠方法，包括酶催化、二硫鍵斷裂、氧化還原反應(yīng)調(diào)控以及借助蛋白-多肽特異性結(jié)合力等成膠方法.借助于這些成膠方法能實(shí)現(xiàn)短肽水凝膠的可控制備和可逆調(diào)控，所得到的水凝膠也已經(jīng)在藥物遞送、細(xì)胞三維培養(yǎng)、生物界面可控成膠、疫苗佐劑等領(lǐng)域顯現(xiàn)了很好的應(yīng)用前景.短肽水凝膠在藥物遞送、細(xì)胞培養(yǎng)、癌癥抑制等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有較多的綜述文章，在本文中，我們重點(diǎn)討論短肽水凝膠在疫苗佐劑方面的應(yīng)用.
短肽水凝膠在疫苗佐劑方面的應(yīng)用是近幾年的新發(fā)現(xiàn).在現(xiàn)代疫苗工業(yè)中，蛋白和多肽等亞單元抗原由于更好的安全性、單一性、易大規(guī)模制造和儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)，被研究者和疫苗企業(yè)廣泛研究.然而，亞單元疫苗由于免疫原性低，往往無(wú)法引起機(jī)體產(chǎn)生足夠的免疫應(yīng)答，這一不足制約了其在臨床上的應(yīng)用.因此，亞單元疫苗常與免疫佐劑共同使用，以提高機(jī)體的免疫應(yīng)答.在近幾十年的研究中，許多納米材料，如介孔二氧化硅、納米粒子、聚合物膠束、高分子水凝膠等都已經(jīng)被嘗試作為免疫佐劑[45~51].這些佐劑與亞單元疫苗聯(lián)用能提高抗體滴度，但大部分佐劑存在安全性差、大規(guī)模制備無(wú)法實(shí)現(xiàn)、與抗原復(fù)合工藝復(fù)雜等不足.短肽易于合成且生物相容性高，短肽自組裝水凝膠有望成為優(yōu)良的免疫佐劑.在這一研究領(lǐng)域，Collier帶領(lǐng)的課題組開(kāi)展了創(chuàng)新性的研究，他們發(fā)現(xiàn)一段含T細(xì)胞表位和B細(xì)胞表位的多肽組裝成納米纖維后能夠引起小鼠強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答[35]. Tirrell等隨后證明含有一種細(xì)胞毒性T細(xì)胞表位的兩親性自組裝多肽形成的納米材料能夠在活體實(shí)驗(yàn)中提高免疫應(yīng)答[52].然而，這些方法仍然需要把T或B表位肽與自組裝多肽共價(jià)連接起來(lái).我們最近的研究發(fā)現(xiàn)，一類短肽水凝膠簡(jiǎn)單地物理包裹DNA、蛋白、抗原肽等亞單元疫苗就能夠引起小鼠產(chǎn)生強(qiáng)烈的體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答.我們的發(fā)現(xiàn)能夠推動(dòng)短肽自組裝水凝膠作為疫苗佐劑的實(shí)際應(yīng)用.
本文主要總結(jié)了我們課題組最近在短肽水凝膠的溫和制備方法以及水凝膠應(yīng)用于免疫治療兩方面的研究工作，主要分為以下2個(gè)部分闡述：(1)短肽自組裝水凝膠的溫和制備方法及其應(yīng)用；(2)短肽水凝膠作為疫苗佐劑的應(yīng)用.
1 短肽自組裝水凝膠的溫和制備方法及其應(yīng)用
實(shí)現(xiàn)短肽由溶液向凝膠轉(zhuǎn)變的策略大致可分為2種：一是打破短肽成膠因子的兩親性，構(gòu)筑水溶性良好的成膠因子前體分子，然后通過(guò)酶和小分子催化化學(xué)反應(yīng)生成成膠因子.在這個(gè)過(guò)程中，反應(yīng)得到的成膠因子通過(guò)非共價(jià)鍵作用力自組裝形成納米結(jié)構(gòu)，包裹水分子形成水凝膠; 二是通過(guò)提高短肽自組裝形成的納米纖維之間的相互作用，使其相互交聯(lián)實(shí)現(xiàn)由溶液向凝膠的轉(zhuǎn)化.通過(guò)策略一，我們?cè)O(shè)計(jì)了酶催化、二硫鍵還原以及氧化還原催化等成膠方法；通過(guò)策略二，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于蛋白-多肽特異性結(jié)合力的成膠方法.
1.1 酶催化成膠方法
蛋白的磷酸化和去磷酸化在生物體內(nèi)是一個(gè)重要的調(diào)節(jié)蛋白功能的生物過(guò)程，通常發(fā)生在蛋白的酪氨酸、絲氨酸和蘇氨酸的側(cè)鏈殘基上, 在生物體內(nèi)廣泛存在將蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化的酶.我們將疏水的成膠因子2中的酪氨酸磷酸化[53]，得到較為親水的成膠因子前體化合物1(圖 1(a)). 1可以溶于水形成均一的溶液(圖 1(b)), 加入堿性磷酸酶(ALP)后，95%以上磷酸基團(tuán)被水解掉，轉(zhuǎn)換成疏水化合物2，兩者之間繼而共同組裝形成水凝膠(圖 1(d))，由于成膠因子2不含有羧基或者氨基，該水凝膠在pH值0 ~ 12.0范圍內(nèi)都能穩(wěn)定存在.化合物2本身難溶于水，通過(guò)常規(guī)的加熱-冷卻或pH調(diào)節(jié)的方法都無(wú)法溶解，只能形成沉淀(圖 1(c)).通過(guò)引入磷酸基團(tuán)，并使用去磷酸化過(guò)程控制成膠，是一種制備疏水化合物水凝膠的新策略，通過(guò)這一方法，我們將許多很疏水的抗癌藥物制備成了水凝膠，顯著提高了抗癌藥物的藥效和生物利用度[54~56].
1.2 二硫鍵還原成膠方法
除了磷酸化的方法，將短肽成膠因子與親水性多肽相連接，也可以得到水溶性良好的成膠前體分子.成膠因子與親水多肽之間通過(guò)易于斷開(kāi)的化學(xué)鍵相連，通過(guò)促發(fā)化學(xué)鍵的斷裂，釋放出成膠因子，得到水凝膠.我們因此設(shè)計(jì)了二硫鍵還原成膠方法[57]，如圖 2(a)所示，將成膠因子(化合物3)和親水多肽序列用二硫鍵鏈接得到成膠因子前體(化合物4)，使用溫和的還原劑即可將二硫鍵還原斷裂，如谷胱甘肽(GSH)，成膠因子化合物3被釋放出來(lái)，形成相互交聯(lián)的納米纖維網(wǎng)絡(luò)，形成水凝膠.這種方法可在37 ℃以及培養(yǎng)基等物質(zhì)存在下實(shí)現(xiàn)水凝膠的制備，對(duì)于多數(shù)已報(bào)道出來(lái)的成膠因子也都具有普遍的適用性. GSH是一種內(nèi)源性的細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑，因此，用GSH觸發(fā)短肽的自組裝對(duì)細(xì)胞不會(huì)產(chǎn)生大的毒性.因此，這種通過(guò)還原二硫鍵的成膠方法是一種生物相容的水凝膠制備方法，在細(xì)胞3D培養(yǎng)、組織工程、藥物傳遞等研究領(lǐng)域能有很好的應(yīng)用前景[58, 59].
1.3 氧化還原反應(yīng)的可逆成膠方法
自然界中的自組裝體系很多是動(dòng)態(tài)可逆的, 然而大多數(shù)調(diào)控溶液-膠體之間轉(zhuǎn)換的方法(pH調(diào)節(jié)、溫度調(diào)控、超聲、光照和化合物添加)不能被應(yīng)用到體內(nèi).最近，清華大學(xué)張希課題組和許華平課題組合成了系列含硒元素的聚合物[60, 61], 能夠通過(guò)氧化還原反應(yīng)調(diào)節(jié)其自組裝的性能，氧化還原過(guò)程由維他命C (vitamin C，VC)和雙氧水(H2O2)調(diào)控.通過(guò)與他們合作，我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了含有硒亞砜基團(tuán)的化合物5 (圖 3)，它在水溶液中能形成納米球的結(jié)構(gòu)，如圖 3(a)所示；加入VC后，硒亞砜基團(tuán)被還原，生成化合物6，其水溶性較化合物5差，自組裝形成納米纖維，進(jìn)而形成水凝膠[62]，如圖 3(b)所示.該水凝膠在加入雙氧水過(guò)后又能轉(zhuǎn)換成溶液，再次加入VC后又可恢復(fù)成水凝膠.這種膠體-液體之間的相互轉(zhuǎn)換至少可以循環(huán)3次. VC和雙氧水均可以在生物體內(nèi)環(huán)境使用，該體系有望在生物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)溶液-凝膠間的可逆循環(huán)轉(zhuǎn)變.
1.4 基于蛋白-多肽特異性相互作用的成膠方法
在自組裝體系中，一些小分子能夠組裝形成納米纖維、納米棒或者納米球等結(jié)構(gòu)，如果這些納米結(jié)構(gòu)之間缺乏相互作用或者相互作用強(qiáng)度較低, 就只能形成分散的溶液，并不能形成水凝膠.在這種體系中，通過(guò)增強(qiáng)納米結(jié)構(gòu)之間的相互作用可以使納米結(jié)構(gòu)之間相互交聯(lián)形成三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成水凝膠.遵循這種規(guī)則，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于蛋白-多肽之間相互作用的成膠方法[63].我們先設(shè)計(jì)了一個(gè)“四臂”ULD-TIP-1融合蛋白，其中每一個(gè)手臂可以與多肽序列WRESAI特異性結(jié)合.之后設(shè)計(jì)并合成了包含WRESAI序列的自組裝短肽(化合物7，圖 4中所化示).合物7在水溶液中能形成納米纖維，但是由于形成的納米纖維之間缺乏足夠強(qiáng)度的相互作用，纖維之間幾乎沒(méi)有交聯(lián)的節(jié)點(diǎn)(圖 4(a))，使得整個(gè)體系呈溶液狀態(tài)(圖 4(b)).在體系中加入U(xiǎn)LD-TIP-1蛋白，ULD-TIP-1蛋白的“手臂”能與不同纖維上暴露出來(lái)的-WRESAI序列結(jié)合，從而增強(qiáng)了纖維之間的相互作用(圖 4(c))，最終促使了水凝膠的形成(圖 4(d)).示意圖(圖 4(e))展示了多肽纖維之間通過(guò)蛋白交聯(lián)的過(guò)程.通過(guò)調(diào)控蛋白的量或者改變多肽序列從而改變與蛋白的相互作用力能很好的調(diào)控所得到水凝膠的力學(xué)性能.這種成膠方法有助于制備多功能多肽自組裝水凝膠，在藥物釋放以及細(xì)胞三維培養(yǎng)等方面有良好應(yīng)用前景[64, 65].
2 短肽水凝膠作為疫苗佐劑的應(yīng)用
2.1 作為DNA疫苗的納米載體
為了克服傳統(tǒng)的活體病毒或減活病毒作為疫苗的潛在風(fēng)險(xiǎn)，DNA等亞單元疫苗作為較為安全的替代品受到廣泛關(guān)注.然而，DNA向細(xì)胞內(nèi)的低轉(zhuǎn)運(yùn)效率制約了其應(yīng)用，DNA疫苗必須與載體相互作用構(gòu)建成DNA傳遞系統(tǒng)后注射才能增強(qiáng)免疫應(yīng)答.現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)構(gòu)建出多種促進(jìn)DNA高效進(jìn)入哺乳動(dòng)物細(xì)胞的傳遞系統(tǒng)，但是這些載體存在細(xì)胞毒性強(qiáng)、DNA載量低、復(fù)雜的制備過(guò)程導(dǎo)致的DNA活性降低等缺點(diǎn)制約了它們的臨床應(yīng)用.因此，制備一種既安全又高效的DNA傳遞系統(tǒng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn).
我們?cè)O(shè)計(jì)并制備了3個(gè)結(jié)構(gòu)類似的短肽水凝膠Nap-GFFY-NMe (8), Nap-GFFY-OMe (9)和Nap-GFFY-OH (10)，差別在于多肽C端連接的基團(tuán)不同，如圖 5(a)所示. 3個(gè)水凝膠分別由其對(duì)應(yīng)的磷酸化前體分子在堿性磷酸酶催化下制備.實(shí)驗(yàn)證明，8自組裝形成了左旋的纖維結(jié)構(gòu)，使得其形成的水凝膠能夠濃縮DNA分子并保護(hù)它們免于降解(圖 5(b)和5(c))，同時(shí)促進(jìn)EGFP基因的融合質(zhì)粒進(jìn)入哺乳動(dòng)物細(xì)胞中(圖 5(d)).該水凝膠-抗原復(fù)合物能夠顯著提升疫苗HIV Env DNA (一段編碼HIV-1包膜蛋白gp 145的DNA) IgG抗體滴度的提升，且通過(guò)肌內(nèi)、皮下和靜脈3種免疫接種方法均能提高機(jī)體的免疫應(yīng)答(圖 5(e)).作為DNA疫苗的傳遞系統(tǒng)，該水凝膠具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單、高荷載量、優(yōu)異的生物相容性和生物安全性等優(yōu)點(diǎn)，為預(yù)防HIV等病毒感染的DNA疫苗制備提供了新的可選策略[66].
除了DNA疫苗以外，蛋白以及多肽等亞單位疫苗也是傳統(tǒng)疫苗的替代者，它們同樣有免疫原性低的不足.因此我們將疏水短肽(圖 6(a)所示)與抗原蛋白通過(guò)非共價(jià)鍵共組裝形成水凝膠，研究了其作為蛋白類抗原佐劑的效果[67]
選取成膠因子Nap-GFFY-OMe(9)以及它對(duì)應(yīng)的D構(gòu)型序列(11) (圖 6(a)所示)，通過(guò)酶催化的方法與雞卵清蛋白(ovalbumin，OVA)共組裝，分別形成了L-gel和D-gel (圖 6(b)和6(c)).結(jié)果顯示，與鋁佐劑相比，L-gel和D-gel分別提高IgG產(chǎn)量1.3倍和3.8倍，顯著提升小鼠體內(nèi)的免疫應(yīng)答, 而且D-gel與L-gel相比，提升作用更為明顯(圖 6(d)).原因是D構(gòu)型的多肽對(duì)體內(nèi)的蛋白酶具有一定的抵抗力，這使得它們?cè)隗w內(nèi)比L構(gòu)型的多肽更加穩(wěn)定，具有更長(zhǎng)的駐留時(shí)間.除了提升IgG的滴度以外，2種構(gòu)型的水凝膠還具有促進(jìn)抗原在淋巴結(jié)的富集，延長(zhǎng)抗原在淋巴結(jié)的駐留時(shí)間，提高DC細(xì)胞對(duì)抗原的攝取量，促進(jìn)DC細(xì)胞的成熟和促進(jìn)生發(fā)中心的形成的作用.另外, D-gel能有效的激活細(xì)胞免疫，這對(duì)腫瘤、艾滋病、丙肝等重大疾病的治療性疫苗的創(chuàng)制意義重大.不同于已經(jīng)報(bào)道的將自組裝多肽與抗原肽共價(jià)結(jié)合后組裝的策略，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種更為方便、更為實(shí)用的疏水短肽與抗原蛋白通過(guò)非共價(jià)鍵共組裝形成納米纖維的策略，有利于其未來(lái)的工業(yè)化生產(chǎn)與臨床應(yīng)用.
2.3 D構(gòu)型的多肽水凝膠作為能夠刺激CD8+T細(xì)胞響應(yīng)的疫苗佐劑
機(jī)體的細(xì)胞免疫應(yīng)答，尤其是CD8+ T細(xì)胞免疫應(yīng)答，對(duì)免疫治療十分重要，因?yàn)镃D8+ T細(xì)胞免疫應(yīng)答是能夠直接殺傷細(xì)菌、病毒和腫瘤細(xì)胞的免疫過(guò)程.已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)的疫苗佐劑，如鋁佐劑和油乳劑MF59等，只能夠增強(qiáng)機(jī)體的體液免疫應(yīng)答，而極少能夠同時(shí)提高細(xì)胞的免疫應(yīng)答.目前亟需開(kāi)發(fā)能夠誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答，尤其是具有殺傷作用的CD8+ T細(xì)胞免疫應(yīng)答的疫苗系統(tǒng).
為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們篩選了系列短肽水凝膠，在體內(nèi)外評(píng)估其提升體液免疫和細(xì)胞免疫的能力，以期獲得一種能作為腫瘤免疫治療的水凝膠佐劑[68].實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，成膠因子Nap-GDFDFDY-OH(12) (圖 7(a))形成的水凝膠免疫效果最好.該水凝膠與滅活后的腫瘤細(xì)胞簡(jiǎn)單的物理混合，即可制備成疫苗-佐劑復(fù)合物(圖 7(b)).與其他對(duì)照組疫苗相比，使用該復(fù)合疫苗制劑免疫過(guò)的小鼠，IgG抗體滴度最強(qiáng)(圖 7(c))，體內(nèi)CD8+和IFN-γ+雙陽(yáng)性T細(xì)胞顯著增多(圖 7(d))，體內(nèi)腫瘤得到更好的抑制，小鼠生存期更長(zhǎng)(圖 7(e)).我們同時(shí)證明該水凝膠是一種易于制備，并且能夠同時(shí)激發(fā)機(jī)體中體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)的疫苗佐劑，在腫瘤免疫治療方面具有極大的臨床應(yīng)用潛能.然而，該佐劑激活免疫系統(tǒng)的機(jī)理需要進(jìn)一步深入研究.
通過(guò)酶催化路徑進(jìn)行自組裝，反應(yīng)的環(huán)境非常溫和，沒(méi)有劇烈的溫度變化，自組裝分子皆處于較低的能量狀態(tài)，分子振動(dòng)較小，因而能夠排列成在微觀上更加規(guī)整有序的納米結(jié)構(gòu).而常規(guī)的加熱-冷卻方法，加熱后分子運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)劇烈，分子構(gòu)型差異較大，在組裝時(shí)勢(shì)必會(huì)形成許多不規(guī)則的排列，得到的納米結(jié)構(gòu)有序度較差.這種有序度的差別最終會(huì)導(dǎo)致其生物活性的差別.因此我們使用2種路徑調(diào)控同一短肽進(jìn)行自組裝, 分別得到納米纖維和納米球，考察了它們作為疫苗佐劑的免疫效果[69].
我們?cè)O(shè)計(jì)了2種D構(gòu)型的自組裝多肽Ada-GDFDFDY (13)和Ada-GDFDFpDY (14).分子13通過(guò)加熱-冷卻的方法形成納米纖維，形成水凝膠(圖 8(a)和8(b))；14在堿性磷酸酶的催化下轉(zhuǎn)變成13, 最終自組裝形成納米球(圖 8(a)和8(c)). CD和FTIR結(jié)果顯示納米球結(jié)構(gòu)中的分子具有更加有序的多肽構(gòu)型(圖 8(d)).將2種形態(tài)的納米材料作為佐劑免疫小鼠，結(jié)果顯示納米球組IgG滴度是納米纖維組的6.5倍(圖 8(e)).另外，體外促DCs細(xì)胞成熟實(shí)驗(yàn)顯示，納米球比納米纖維刺激DCs細(xì)胞表達(dá)更多的細(xì)胞因子，如IFN-γ、IL-5、IL-6、TNF-α等(圖 8(f))，表明納米球刺激體液免疫和細(xì)胞免疫的能力更強(qiáng).通過(guò)酶催化路徑調(diào)控多肽自組裝納米結(jié)構(gòu)的有序度，提升它們作為佐劑的效果，這是設(shè)計(jì)納米材料佐劑的一種新策略，為疫苗佐劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更多的策略.
短肽水凝膠由于生物相容性好，易于設(shè)計(jì)與制備以及動(dòng)態(tài)可逆的特性，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域被廣泛的研究.然而，短肽水凝膠最終是否能夠在實(shí)際生活中占有一席之地，與傳統(tǒng)的高分子水凝膠等比肩，成為不可或缺的生物材料，還需要進(jìn)一步挖掘其特性，找到恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)其安全性開(kāi)展更為系統(tǒng)和深入的研究.近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)整合高分子水凝膠或者添加高分子、蛋白等生物大分子能有效的調(diào)控短肽水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度、成膠性能、生物活性等.對(duì)這類復(fù)合、雜化水凝膠進(jìn)行深入探索將能整合大分子與小分子的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)短肽水凝膠的實(shí)際應(yīng)用.
短肽水凝膠作為疫苗佐劑方面的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)材料不具備的.水凝膠的特性使得其與傳統(tǒng)抗原(減毒或滅活的病原體、腫瘤細(xì)胞等)之間可以通過(guò)物理混合簡(jiǎn)便地制備成免疫制劑；多肽自組裝的特性使得其與半抗原共同組裝(蛋白和多肽等)，以激發(fā)最優(yōu)的免疫反應(yīng)，達(dá)到更好的預(yù)防以及治療效果.然而，短肽水凝膠作為佐劑提高免疫響應(yīng)的機(jī)理目前還沒(méi)有成熟的理論，需要更加深入的研究，才能在臨床應(yīng)用方面更進(jìn)一步.
通過(guò)發(fā)展生物相容性良好的新型制備途徑, 可以使多肽水凝膠做到無(wú)損包裹與釋放活性物質(zhì)，拓寬其應(yīng)用方向，應(yīng)用于組織工程，細(xì)胞的三維培養(yǎng)等.更重要的是，研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)不同成膠路徑的研究，多肽自組裝得到的納米材料微觀形貌以及水凝膠的宏觀性質(zhì)會(huì)受到成膠路徑的極大影響[69~76].首先，通過(guò)加熱-冷卻等方法得到的納米結(jié)構(gòu)規(guī)整度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于酶催化方法得到的納米結(jié)構(gòu)；其次，酶動(dòng)力學(xué)會(huì)顯著影響自組裝短肽的空間構(gòu)型(α-螺旋，β-折疊，無(wú)規(guī)卷曲等)；同時(shí)，不同溫度下酶催化得到的納米結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)差別極大的宏觀、微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響這些納米結(jié)構(gòu)的生物學(xué)功能.我們相信，通過(guò)成膠路徑以及酶動(dòng)力學(xué)調(diào)控短肽自組裝結(jié)構(gòu)和功能將是短肽自組裝材料發(fā)展的一個(gè)新的重要方向.
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