Angew:硼团簇作为亲水货物运输的膜载体

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第一作者:Xin-Yue

通讯作者:Dong-Sheng Guo

通讯单位:南开大学

 

研究内容:

膜转运体的设计在药物传递和生物成像中具有重要意义。在过去的50年里,两亲性转运机制一直控制着膜载体的设计。操纵生物活性化合物以允许它们进入细胞对于药物发现和递送都至关重要。大多数生物活性化合物是亲水性的,因此,它们发现自己很难克服膜屏障。最近,MontenegroNauand的同事抛弃了经典的两亲模型,提出了一种基于超热带效应的新运输原理。他们使用广泛的亲水性团簇作为膜载体运输工具。在此,作者总结了这项最新的开创性工作—“超混血”硼团簇,它是膜运输的里程碑。

 

要点一:

两亲性是膜转运蛋白的主要设计原则:1)细胞膜由两层磷脂,胆固醇和膜蛋白组成。两亲性分子含有疏水性尾巴和离子头。疏水尾部可以与膜相互作用,而离子头基团可以吸引“货物”化合物,随后将货物转移到膜上。在过去的50年中,两亲性一直主导着人造膜载体的设计,并且已经成功设计了许多用于离子,小分子,DNA,肽和蛋白质的转运蛋白。2)虽然原则上有效,但两亲性载体也面临着固有的局限性,包括需要固定的添加承运人和货物的顺序,对非常具体的货物类型的限制,伴随的膜裂解导致的高毒性,以及货物的内体截留而不是胞质释放。因此,迫切需要一种全新的膜转运机设计原理。利用超混沌离子性质这种现象,提出了一种基于离液效应(即大电荷离域阴离子与疏水物质相互作用的固有倾向)而不是两亲性的新原理,以设计有效的膜载体。这一发展为膜转运蛋白领域开辟了一条新的途径。

 

要点二:

由硼团簇促进的有氧熵介导易位的设想工作原理,硼团簇首先与运输物质相互作用,因为(焓驱动的)离液相互作用,这导致亲水货物的解溶并降低穿过膜所需的能量势垒。在膜的(非破坏性)通过后,由于离液相互作用的可逆性,运输物质从硼簇中解离,从而影响胞质货物的释放。利用这种机制,他们首先为脂质体囊泡中硼簇的运输能力提供了概念证明。B12Br122在这项工作中使用的所有过卤素和母体硼团簇中显示出最佳的活性。与两亲性膜载体相比,B12Br122表现出非常广泛的递送谱,包括乙酰胆碱,氨基酸,维生素,抗生素,神经肌肉阻滞剂和肽。得益于其超混血特性。

 

1.扩展霍夫迈斯特尺度,规范超超潮,疏水离子和超疏水区域。


2.直接膜和物质运输超集群。


 

参考文献:

Hu X-Y, Guo D-S. Superchaotropic Boron Clusters as Membrane Carriers for the Transport of Hydrophilic Cargos. Angewandte Chemie International Edition.

2022. https://doi.org/10.1002/anie.202204979


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