Carbohydr. Polym.：老药新用！二甲双胍智能给药有望对抗乳腺癌

乳腺癌是世界女性中最常见的癌症，化疗是乳腺癌的常见治疗方法之一。治疗二型糖尿病最常用的药物二甲双胍，近年来被证明具有抗肿瘤作用。但目前癌症研究中的二甲双胍剂量通常超过人类可行的治疗血浆水平，因此实现二甲双胍的响应性释放是非常重要的。
为此，来自暨南大学李立华教授团队
为了实现二甲双胍在肿瘤酸性微环境中的pH响应性释放，通过亚胺键将二甲双胍(Met)共价接枝到氧化透明质酸(OHA)上，制备了OHA-Met ，然后制备了羧甲基壳聚糖(CMCS)/OHA-Met载药水凝胶。水凝胶可以实现肿瘤切除部位的局部注射和pH响应性智能给药，抑制乳腺癌复发。
相关研究成果以“AninjectableandpH-responsivehyaluronicacidhydrogelasmetformincarrierforpreventionofbreastcancerrecurrence”为题于2022年12月24日发表在《Carbohydr.Polym.》上。

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图1作为二甲双胍载体的可注射pH响应性水凝胶的制备及应用
1.水凝胶的形成
CMCS/OHA和CMCS/OHA-Met水凝胶通过CMCS的氨基与OHA和OHA-Met的醛基之间的动态亚胺键形成（图1）。凝胶化时间是可注射水凝胶的一个重要指标，由小瓶倒置法和流变学确定。小瓶倒置试验显示CMCS/OHA、CMCS/OHA-Met5、CMCS/OHA-Met10和CMCS/OHA-Met20水凝胶的胶凝时间分别为280、305、330和463s（图2）。

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图2水凝胶的形成和凝胶化时间
2.水凝胶的物理性质
之后作者对水凝胶的溶胀率、吸水率和机械强度分别进行了表征，因为这些特性在肿瘤切除后的组织修复中有着重要的作用。首先，所有水凝胶都在24h内达到溶胀平衡， CMCS/OHA-Met20水凝胶的溶胀比最高(129%) ， CMCS/OHA水凝胶的溶胀比最低(110%) ，其他水凝胶的溶胀比相似(约120%)(图3A)；吸水性测试也得到了了类似的结果，即CMCS/OHA-Met20水凝胶吸水性最高；SEM表明CMCS/OHA-Met20水凝胶具有更大的孔径进一步解释了其溶胀率和吸水率最高的原因（图3E）。
此外，
作者还研究了CMCS/OHA-Met水凝胶的pH响应性药物释放，在生理pH值(pH=7.4)和肿瘤酸性微环境(p=5.5)下测量了载有二甲双胍的CMCS/OHA-Met水凝胶的药物释放(图3c) 。结果表明二甲双胍链接通过亚胺键可以通过酸响应性裂解亚胺键智能释放二甲双胍，同时保证其活性。

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图3水凝胶的物理性质
从应力-应变曲线来看，所有水凝胶都具有良好的机械性能和抗压强度(图4) 。水凝胶的抗压强度随着二甲双胍含量的增加而降低， CMCS/OHA的抗压强度最高， CMCS/OHA-Met20的抗压强度最低。随着循环压缩数的增加，所有水凝胶的压缩强度都降低。此外， CMCS/OHA水凝胶在五次压缩循环后的变形损失率为16.0% ，其余水凝胶的变形损失率为10.0% ，这也表明水凝胶具有良好的回弹性。

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图4水凝胶的机械性能
3.二甲双胍和水凝胶的细胞毒性
MCF-7细胞经常用于乳腺癌研究。根据用二甲双胍处理的MCF-7细胞的细胞活力的结果，细胞活力随着二甲双胍含量和处理时间的增加而降低（图5A）。进一步的活-死染色分析还显示， MCF-7细胞的细胞活力随着二甲双胍含量和处理时间的增加而降低（图5B），二甲双胍的抗肿瘤作用有明显的剂量依赖关系。
此外， L929细胞的活-死染色照片也显示，随着二甲双胍浓度的增加，细胞密度显著降低(图5E) ，但水凝胶负载二甲双胍可以大大降低对正常L929细胞的毒性和副作用(图5G-H) ，