近年来，癌症治疗依赖于使用多种生物来源的药物，包括不同的细菌和病毒等。然而，这些生物基药物很容易降解，因此进入人体后会失活。因此，从癌症治疗的角度来看，这些药物在肿瘤靶点的有效递送和释放至关重要。

最近，科学家们发现了独特的三维含水聚合物，称为水凝胶，作为有效的药物递送系统（DDSs）。由于dds的网状结构和有机组织的一致性，载药到这些水凝胶中的药物保持相对稳定。此外，药物从水凝胶中的释放可以通过设计它们在特定的刺激下膨胀和收缩，或者在诸如温度或pH（决定环境酸度）等条件下的微小变化来控制。例如，当肿瘤微环境中的酸性水平恰到好处时，这些dds会收缩或膨胀并释放药物。

然而，还没有一种方法可以一锅合成水凝胶，对一种以上的刺激产生反应，并在靶肿瘤部位降解释放药物。到目前为止。

现在，一个由东京科学大学的Akihiko Kikuchi教授领导的科学家小组报告了一种独特的可降解水凝胶的生产，这种水凝胶在模拟肿瘤微环境的“还原”环境中对多种条件下的变化作出反应。正如Kikuchi教授所观察到的，“为了制备可降解的水凝胶，能够根据肿瘤微环境的变化释放药物，我们制备了对温度、pH值和还原环境有反应的水凝胶，并分析了它们的性质。”，菊池教授与他来自东京理工大学的同事Taka Aki Asoh教授详细介绍了用合成聚合物聚（乙二醇）二缩水甘油醚和含硫有机化合物胱胺设计这些新型水凝胶的步骤。为了应对低温，这些水凝胶在生理温度下膨胀而收缩。此外，水凝胶由于具有叔氨基而对pH值变化作出反应。这里必须指出，由于肿瘤细胞的糖酵解作用，肿瘤微环境的pH值在5.5到6.5之间波动。在这种环境的还原条件下，水凝胶由于二硫键的断裂而降解，并转变为易于从体内排出的低分子量水溶性低聚物。

为了进一步测试其药物释放特性，科学家们利用这些水凝胶的温度依赖性溶胀-去溶胀行为，在酸性或还原性条件下测试药物的控制释放。结果表明，通过改变温度改变凝胶-聚合物网络的网目大小，可以控制载药量，这表明可以定制这些dds用于特定的药物递送。此外，水凝胶的网络结构和网络中的静电相互作用确保了蛋白质在运输前保持完整，不受水凝胶在周围环境pH值变化时的膨胀和收缩的影响。科学家们发现，所装载的蛋白质药物只有在还原条件下才能完全释放出来。

利用这些水凝胶及其提供的延展性，医生可能很快就能设计出针对患者的“定制”水凝胶，从而大大促进个性化药物的开发。除此之外，这种新的DDS还提供了一种杀死术后残留癌细胞的方法。正如Kikuchi教授所说，“在癌症切除后的受影响区域植入这种材料可能会消除残留的癌细胞，使其成为一种更强大的治疗工具。”

随着癌症在全球范围内收紧虎钳，治疗方案需要多样化和升级，以便进行定制和有效的治疗。这种独特而简单的设计技术可以产生多刺激响应性水凝胶，从而有效地将药物输送到肿瘤靶点，这可能只是几种有希望的技术中的一种，以应对癌症给人类带来的挑战。

Journal Reference:

Syuuhei Komatsu, Moeno Tago, Yu Ando, Taka-Aki Asoh, Akihiko Kikuchi. Facile preparation of multi-stimuli-responsive degradable hydrogels for protein loading and release. Journal of Controlled Release, 2021; 331: 1 DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.01.011