氣體遞質(zhì)（Gasotransmitters）主要包括一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氫（H2S），作為重要的內(nèi)源性氣體分子，在生理過程中扮演重要角色，然而由于生理環(huán)境的復(fù)雜多變性，往往多種氣體分子之間的聯(lián)合才能實(shí)現(xiàn)生理功能。不同氣體遞質(zhì)在生理和病理?xiàng)l件下的協(xié)同作用，使得兩種或多種氣體遞質(zhì)的共同遞送體系受到越來越多的關(guān)注。
目前，關(guān)于單一氣體遞質(zhì)的體內(nèi)遞送研究較多，而多種氣體遞質(zhì)的聯(lián)合治療一般基于不同單一氣體遞質(zhì)分子的組合；以這種組合的方式聯(lián)合遞送受限于不同供體分子的激活方式、生物分布、藥代動(dòng)力學(xué)和釋放劑量等問題，造成對(duì)氣體遞質(zhì)聯(lián)合治療作用理解的復(fù)雜化，進(jìn)而影響對(duì)治療效果的評(píng)估。發(fā)展單一載體分子通過相同觸發(fā)方式實(shí)現(xiàn)多種氣體遞質(zhì)的聯(lián)合遞送是簡(jiǎn)化上述過程的關(guān)鍵。
在之前的研究中，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡進(jìn)明課題組通過可見光觸發(fā)實(shí)現(xiàn)了單一分子協(xié)同遞送NO和CO (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, e202112782)。為了在組織深層次實(shí)現(xiàn)多種氣體的聯(lián)合遞送，近期他們團(tuán)隊(duì)利用硫取代3-羥基黃酮衍生物分子作為單組分供體分子，通過超聲觸發(fā)實(shí)現(xiàn)了CO和H2S的協(xié)同遞送，并發(fā)現(xiàn)這種協(xié)同遞送在抗金黃色葡萄球菌骨關(guān)節(jié)炎感染中具有很好的治療效果。
圖1. PSHF聚合物的制備及其對(duì)細(xì)菌性骨關(guān)節(jié)炎的治療 作者發(fā)現(xiàn)，硫取代3-羥基黃酮衍生物相較于氧取代3-羥基黃酮不僅提高了分子對(duì)超聲的響應(yīng)性而且硫取代3-羥基黃酮衍生物在超聲觸發(fā)下可以實(shí)現(xiàn)CO和H2S的協(xié)同釋放。結(jié)合光譜和氣相色譜測(cè)試確定了CO和H2S的釋放，并對(duì)該分子實(shí)現(xiàn)CO和H2S的共釋放機(jī)制進(jìn)行了解釋，即在超聲條件下，溶液中產(chǎn)生1O2使硫取代3-羥基黃酮衍生物開環(huán)釋放CO，中間體發(fā)生水解繼而釋放H2S，結(jié)合液質(zhì)聯(lián)用測(cè)試對(duì)上述機(jī)制進(jìn)行了驗(yàn)證。 圖2. PSHF超聲下CO和H2S共釋放測(cè)試及釋放機(jī)制。 基于PSHF材料在超聲（1.0 W/cm2）激活下，可以聯(lián)合釋放CO和H2S，并表現(xiàn)出對(duì)金黃色葡萄球菌顯著的抗菌活性及對(duì)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥抑制。在大鼠細(xì)菌性骨關(guān)節(jié)炎模型中，協(xié)同CO和H2S的抗菌和抗炎作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模型疾病的優(yōu)異治療效果，本研究為制備單一組分兩種供體釋放材料提供了一種可行的方法。 本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)培育基金等資助。 論文信息 A Single-Component Dual Donor Enables Ultrasound-Triggered Co-release of Carbon Monoxide and Hydrogen Sulfide Mengdan Zhang, Jian Cheng, Zhiqiang Shen, Paiyu Lin, Shenggang Ding, and Jinming Hu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202314563
