Sci.China Mater.綜述：超分子樹枝狀聚合物在診斷和治療上的應用

【引言】

近些年來在超分子化學領域中，超分子樹枝狀聚合物引起越來越多研究工作者的興趣與關注。超分子樹枝狀聚合物將非共價連接的大分子與枝狀結構以及三維管狀結構的優點相結合起來，使本身具有了如動態可逆、智能響應以及優良代謝性等一些優異的特性。相對於樹枝狀聚合物，超分子樹枝狀聚合物在結構的設計合成上更加簡單。而且由於有著上述許多優點，超分子樹枝狀聚合物的相關研究在疾病診斷和治療領域的應用中出現了很多優秀的工作，展現出了巨大的潛力。最近，上海交通大學朱新遠教授和金鑫博士等在Science China Materials發表了綜述文章Supramolecular dendritic polymers for diagnostic and theranostic applications，對超分子樹枝狀聚合物的合成方法及特性進行了總結，並重點介紹了其近期在診斷和治療領域中取得的一些突破性的成果。

【圖文導讀】

超分子樹枝狀聚合物的設計與合成

首先，文章介紹了超分子樹枝狀聚合物的分類：樹枝狀超分子(SDs)，超支化聚合超分子(SHPs)和混合樹枝狀聚合超分子(SHDPs)（圖1）。並且詳細介紹了各個類型超分子樹枝狀聚合物的設計策略與合成方法。基本上合成策略可分為單/雙單體的思路，合成方法有直接與間接法。

圖1（A）、（B）、（C）分別為SDs，SHPs，SHDPs三種超分子樹枝狀聚合物的設計思路及組裝方式

超分子樹枝狀聚合物的特性與組裝方式

由於超分子樹枝狀聚合物設計合成結構與組裝方式上具有的天然優勢，使其具備許多在診斷與醫療方面的特性與優勢。文章在這部分詳細介紹了此類聚合物在自組裝方式，生物相容性和可降解性，刺激響應性等方面的優點。而這些特性和優點又都關係和決定其在疾病的診療上有著非常廣闊的應用前景。

超分子樹枝狀聚合物在生物成像和診斷領域中的應用

文章總結了組裝過程中可以在超分子聚合物內部疏水空間內包裹一些生物成像試劑如熒光分子、超聲與核磁共振成像試劑以及近紅外成像試劑等。接著介紹了近期超分子樹枝狀聚合物在生物成像和診斷領域中的一些亮眼的工作。如圖2所示，Wu等人將二代的三乙二醇單甲醚(TEG)通過金屬離子配位鍵與Gd3+進行組裝成為超分子，大大地提高了Gd作為核磁共振造影劑的效率。

圖2（A）包載了Gd的聚合物結構示意圖，（B）注射聚合物過後小鼠肝臟部位核磁共振成像效率對比

超分子樹枝狀聚合物在醫學診療領域中的應用

然後，文章介紹了超分子樹枝狀聚合物在診療領域中的應用。由於超分子內部疏水空間與可修飾的表面，超分子樹枝狀聚合物可以將診斷與治療相互結合起來。比如，Gu等人合成了具有pH/redox雙重響應性的負載了化療藥物順鉑與近紅外試劑Cy5.5的一個超分子樹枝狀聚合物體系，在將藥物輸送到腫瘤部位的同時還能近紅外成像，進而檢測腫瘤部位的變化，從而達到診療一體的目的。見圖（3）

圖3（A）超分子樹枝狀聚合物組裝的示意圖，（B）聚合物在小鼠體內各個器官及腫瘤部位的分布，（C）化療藥物順鉑在小鼠體內的緩釋效果，（D）注射聚合物前後小鼠血尿素氮與肌酸酐變化

【結論和展望】

該綜述總結了構建超分子樹枝狀聚合物的設計合成策略，然後重點概括了其用於疾病診斷和治療的最新進展。從聚合物結構的方面來說，非共價作用與聚合物的三維空間拓撲結構對於超分子樹枝狀聚合物的應用都是非常關鍵的。此類聚合物優點包括：易於設計合成，智能響應，表面易於修飾改造，可降解等。

超分子樹枝狀聚合物儘管有諸多的優點，但是想要將其真正應用到臨床治療上還有一些亟需解決的問題，比如此類聚合物在診斷和治療的研究基本上都集中在細胞與動物層面，而其在人體內與細胞之間的相互作用以及代謝途經到目前為止還沒有被闡明。相信隨著相關研究的深入，超分子樹枝狀聚合物一定會應用到臨床診療階段。

相關工作得到國家自然科學基金、國家基礎研究計劃項目等的支持。

博士生吳演為第一作者，金鑫博士和朱新遠教授為共同通訊作者。

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