Angew上的一篇文章：Covalent Cell Surface Conjugation of Nanoparticles by a Combination of Metabolic Labeling and Click Chemistry，通讯作者是来自于比利时根特大学药剂学系的Bruno G. De Geest，作者研究主要关注于利用材料化学、聚合物化学和纳米技术来发展针对免疫和癌症相关的药物治疗和递送策略等。将负载药物的纳米颗粒（NP）结合到活细胞表面，再利用特定细胞的组织归巢特性来靶向肿瘤，这是一种非常有前景的治疗策略，最典型的治疗例子，是通过肿瘤浸润性T淋巴细胞和CAR-T细胞的体外工程化纳米技术负载药物，进入肿瘤微环境，治疗癌症。而纳米粒子在细胞表面结合方式有两种，分别是共价或非共价形式。非共价结合通常依赖于配体修饰后的NP，它会与细胞表面受体结合。这种方法存在很多局限，包括难以实现位点特异性高亲和力结合，并且修饰的NP在可控和可重复组装上面临挑战。共价修饰主要通过细胞表面的多糖-蛋白复合物上的反应性基团与NP表面的基团发生共价反应。大多通过活化酯或马来酰亚胺与赖氨酸、半胱氨酸等反应结合。这些方法也存在着影响蛋白活性、反应速率慢、水相中反应特异性差等问题。应对这些问题，基于点击化学的生物正交反应是一个提高效率和选择性的策略。通过非天然糖代谢标记容易将叠氮引入细胞表面，再通过环张力驱动的点击化学（SPAAC）反应，促使纳米粒子与细胞表面形成稳定的三唑键，从而有效地实现纳米粒子的共价连接，作者基于此想法开展了以下研究。在该策略中，作者首先在培养基中加入非天然糖Ac4ManN3培养细胞，使得叠氮糖通过代谢标记进入到细胞表面的糖萼（glycocalyx，多糖-蛋白复合物）上，然后就可以通过SPAAC反应将细胞表面叠氮与功能化NP偶联。为了提高偶联效率，可以通过pH变化调整电荷情况进而影响反应进程，例如在pH=5时，NP上覆盖着pKa在6～8之间的可离子化脂质基团会带正电荷，通过静电作用使NP吸附到带负电荷的磷脂细胞膜上，随后调节至中性，NP上的环辛炔与细胞表面叠氮化合物发生SPAAC反应连接。除了第一种直接偶联策略，作者还设计了两步正交的偶联策略，即第一步先是叠氮与环辛炔-四嗪化合物结合，然后再把四嗪与环辛烯化的NP通过逆电子需求Diels-Alder反应（IEDDA）连接。作者筛选了反应物的浓度、pH、纳米粒子粒径、所带电荷等条件，获得了高效的反应，实现活细胞表面纳米粒子共价连接。
总之，本文通过结合代谢标记法和两次连续的双正交点击反应，有效地实现了活细胞表面与纳米粒子高度特异性的共价结合。这为基于纳米粒子递送的前药治疗策略提供了新的方向。
本文作者：ZYL
责任编辑：LDY
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202015625
原文引用：DOI：10.1002/anie.202015625
目前评论：