首次利用两性离子材料打破抗污性能和免疫调节之间的矛盾学术资讯

来源：高分子科学前沿

两性离子含有相同数量的正、负电荷，因此呈中性。并且由于两性离子的超亲水特性，它能够抵抗来自生物分子和微生物的非特异性吸附或“污染”，防止异物反应的发生。将聚两性离子修饰在纳米粒子表面还可以减少与生物系统的相互作用，逃脱免疫识别。但是两性离子材料大多具有生物惰性，功能性两性离子的研究仍欠缺。因此，是否能开发一种具有生物活性的两性离子材料，在非特异性相互作用(对防污性能至关重要)和具备生物活性功能的特异性生物相互作用的矛盾间达成平衡？免疫系统的过度激活会造成自身免疫性疾病、过敏和慢性炎症甚至危及生命。但是对免疫反应的过度抑制又会提高病原体感染的可能。在激发免疫的同时向体内输送抑制免疫反应的免疫调节剂可以有效解决因过度免疫带来的不良反应。磷酯酰丝氨酸（phosphatidylserine）是一种头部为磷酸丝氨酸（phosphoserine；PS）的中性脂质，以PS为功能单元，在生理环境中可作为免疫调节信号。在细胞凋亡过程中，PS还可作为“吃掉我”信号，通过吞噬作用促进凋亡细胞的清除。同时，PS可诱导吞噬细胞的抗炎程序，防止对自身抗原的异常免疫反应。华盛顿大学的江绍毅团队设计了一种模拟PS的两性离子聚合物(ZPS；图1)，不同于传统生物惰性两性离子材料，ZPS有内置免疫调节功能。一方面， ZPS和PS 受体（PS receptor；PSR）之间的特异性相互作用能够诱导免疫耐受效应。另一方面，ZPS的两性离子特性使其具有优异的抗污性能，抑制PS在血液循环过程中固有的易被吞噬的弱点。

图1 (A)PS模拟两性离子聚合物的设计；(B)可聚合ZPS单体的合成；(C)可聚合PS非两性离子单体的合成抗非特异性蛋白和细胞吸附作者通过纤维蛋白原(一种血液中富含的血浆蛋白)检测了材料抗蛋白吸附的能力。非两性离子PS聚合物能减少40%纤维蛋白原粘附，而ZPS能够减少85%的纤维蛋白原粘附，证明由两性离子驱动的水化效应能够明显减少非特异性蛋白吸附。与巨噬细胞（一种免疫细胞）共培养后，ZPS的对巨噬细胞的敏感性略高于传统两性离子，说明ZPS仍能保持PS与免疫细胞之间的特异性相互作用。PS模拟聚合物的免疫调节作用作者还研究了在脂多糖(一种免疫刺激分子)存在的情况下，ZPS是否能够模拟凋亡细胞的调节作用，在活化的巨噬细胞中引起抗炎反应。研究表明，非两性离子PS聚合物及ZPS都能进行剂量依赖的弱化巨噬细胞活化的过程。而当阻断PS介导的通路后，促炎因子表达水平明显提高，证明PS在免疫调节过程中的重要作用。除了免疫调节作用，PS还可以作为“吃掉我”信号，促进死亡细胞通过吞噬作用清除。

图2 对多组材料的抗污性能、免疫调节效应和吞噬作用的测试PS聚合物对蛋白免疫原性和药代动力学（PK）的影响为了证明ZPS比传统两性离子材料和非两性离子PS具有更强的功能和性能，作者将ZPS与免疫原性高的尿酸酶复合，不仅解决了尿酸酶免疫原性高的问题，还显著提高了尿酸酶的循环时间（第一剂t1/2 = 27.9 h, 第三剂 t1/2 = 27.1 h），证明ZPS是提高生物药物安全性和有效性的有效工具。

图3 聚合物-尿酸酶复合物的体内免疫原性测试

图4 聚合物-尿酸酶复合物的PK

来源：Polymer-science 高分子科学前沿

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