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【纳米】厦大刘刚/浸大韩伟/集大李东等JACS：具有定制功能的酞菁-药物共组装的分子设计新策略

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2024-11-28 08:09

正文

具有定制功能的共组装体在生物医学领域中得到了广泛的研究和应用。然而，对于相关共组装体的理性设计依赖于对分子组合的筛选和共组装机制的理解，目前仍待进一步的探索和深化。有鉴于此， 厦门大学刘刚 教授、 林惠荣 助理研究员联合 香港浸会大学韩伟 教授、 福州大学黄剑东 教授等提出了一种结 合计算和实验、从头设计共组装纳米颗粒的综合新策略 ，并通过该策略设计开发了一种 基于酞菁的纳米共组装体NanoPC，旨在通过光学成像引导对肿瘤进行超敏化疗。

图1. 计算和实验协同从头设计纳米共组装体示意图：通过光谱和电子显微镜筛选水溶性骨架酞菁分子，计算模拟和实验筛选化疗药物分子，进而构建组装体并揭示组装分子机制。

该设计策略集成了计算和实验方法，从筛选得到的非聚集倾向的酞菁衍生物开始，对涵盖各类化疗药物的小分子进行共组装分子组合的计算筛选。该策略利用小型系统作为共组装体系的替代模型，在全原子水平上进行分子动力学模拟，结合增强采样方法和团簇统计力学进行自由能计算，从而有效和准确地评估共组装能力。最终筛选得到的共组装体由海洋天然产物阿糖胞苷（cytarabine, CYT）和酞菁PcL组成，该纳米共组装体可以将肿瘤/肝脏的荧光强度比大幅提高21.5倍，并以pH依赖的方式实现更为强劲的抗肿瘤效率。

图2. 计算和实验对基于酞菁PcL与抗癌药物小分子共组装体的分子组合筛选：首先通过伞形采样和基于哈密顿量的副本交换分子动力学模拟进行自由能计算，并结合团簇统计力学对共组装能力进行评估和筛选，之后通过荧光猝灭实验进行验证和最终的组合选择。

该研究提出的设计新方法具有潜在的可复制模式，有望为具有定制功能和生物医学应用的共组装纳米药物的设计和开发提供新思路和理论参考。相关论文发表于美国化学会期刊 Journal of the American Chemical Society 。论文的第一作者为刘刚教授课题组博士后李东（现为集美大学海洋食品与生物工程学院副教授）和北京大学深圳研究生院博士研究生 黄思咏 。

论文得到国家重点基础研究发展计划（2023YFB3810000）、国家自然科学基金（81925019、82202330、U22A20333、21977011和82302271）、中国国家创新人才博士后计划（BX20220188）等科研项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Molecular Design of Phthalocyanine-Based Drug Coassembly with Tailored Function

Dong Li, Siyong Huang, Jianlin Ge, Ziqi Zhuang, Longyi Zheng, Lai Jiang, Yulun Chen, Chengchao Chu, Yang Zhang, Jie Pan, Bingwei Cheng, Jian-Dong Huang*, Huirong Lin*, Wei Han*, Gang Liu*

J. Am. Chem. Soc ., 2024 , DOI: 10.1021/jacs.4c10070

导师介绍

刘刚

https://www.x-mol.com/university/faculty/39458

黄剑东

https://www.x-mol.com/university/faculty/9530