DSPE-TK-mPEG（磷脂-硫醚键-甲氧基聚乙二醇）

DSPE-TK-mPEG（含硫醇可裂解键的磷脂-PEG共轭物）

DSPE-TK-mPEG 是通过可还原性硫醇-酮（thioketal, TK）键连接的DSPE与mPEG的共轭物，具备氧化应激或还原条件下可断裂的特性。TK键对细胞内活性氧（ROS）敏感，可在肿瘤微环境中特异性断裂，实现PEG的脱落，暴露载体核心以增强药效或细胞摄取。该材料适用于制备刺激响应型药物载体，实现控释与靶向功能的协同。

一、产品基本信息与结构解析

中文名称：磷脂-硫醚键-甲氧基聚乙二醇

英文名称：DSPE-TK-mPEG

别称：DSPE-Thioketal-PEG、可氧化应激响应型DSPE-PEG、ROS响应DSPE-PEG、还原性断裂PEG化脂质材料

结构组成：DSPE-TK-mPEG 是一种响应性脂质嵌段共聚物，由以下三部分构成：

DSPE部分：即 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine，为典型的饱和磷脂双长链结构，具有优良的脂质膜嵌入能力；

TK连接基团：即 Thioketal 键，是一种对活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS） 特异敏感的化学键，具备氧化断裂能力；

mPEG末端：即甲氧基聚乙二醇链（methoxy polyethylene glycol），起到亲水保护层作用，增强纳米粒的水溶性、血液稳定性和循环寿命。

特点总结：

由于具有 ROS触发响应性，DSPE-TK-mPEG 在肿瘤、炎症、缺血再灌注等 氧化应激微环境下能够主动发生结构变化，广泛用于智能递送系统的构建。

结构式：

二、功能机制与刺激响应特性

ROS响应机制详解：

Thioketal（TK）键是一种典型的氧化响应型连接结构，对以下**活性氧物种（ROS）**高度敏感：

过氧化氢（H₂O₂）

超氧阴离子（O₂⁻）

羟自由基（·OH）

高铁氧化物等氧化剂

在正常生理条件下，TK键具有良好的化学稳定性。但在氧化应激环境（如肿瘤细胞、炎症部位）中，ROS浓度升高，TK键会断裂，发生如下变化：

PEG段释放：DSPE-TK-mPEG被氧化后，PEG链从纳米粒表面脱落；

疏水转变：纳米粒表面由亲水PEG层变为裸露的疏水脂层；

结构不稳定或聚集/融合：引发纳米粒结构崩解或聚集，触发包载药物释放；

促进胞内释放：进入细胞内高ROS区域时加速药物或核酸释放，有利于作用靶点定位。

生理优势：

肿瘤靶向性释放：多数肿瘤组织内部ROS浓度远高于正常细胞（高达50–100 μM vs 正常细胞约1–5 μM），可实现特异性响应；

炎症靶向传递：如类风湿、动脉粥样硬化、神经退行性疾病等部位存在显著ROS升高；

组织保护作用：避免PEG持续包覆导致的“PEG困境效应”，即PEG稳定性高但同时影响与靶细胞作用。

三、典型应用场景

1. *肿瘤药物递送系统

在实体瘤微环境中，DSPE-TK-mPEG构建的纳米粒（脂质体、胶束或纳米凝胶）通过EPR效应富集，随后在高ROS环境下PEG层脱落，导致纳米粒结构去PEG化，使之：

更容易被肿瘤细胞识别并内吞；

更容易释放包载的紫杉醇、多柔比星、顺铂等*癌药物；

减少对正常组织的损伤，提高药效比。

2. 基因递送与CRISPR系统

利用DSPE-TK-mPEG可构建包载siRNA、mRNA、pDNA等核酸的纳米粒，PEG修饰起到：

保护核酸稳定性；

延长血液循环；

减少非靶向组织摄取。

当到达ROS丰富的病灶区域后，TK断裂，去PEG化促进核酸脱壳释放，提升转染效率与生物利用度。

3. 神经退行性疾病治疗

如帕金森病、阿尔兹海默病等神经系统疾病也存在氧化应激病理环境。DSPE-TK-mPEG可用于构建穿越血脑屏障（BBB）的递送系统，实现：

ROS触发型的神经保护剂、抗炎药的定点释放；

促进神经细胞修复或再生的药物稳定传递。

4. 心血管与炎症性疾病

心肌梗死后再灌注过程中，ROS暴增导致细胞损伤。DSPE-TK-mPEG可用于构建具有ROS响应能力的纳米药物系统，用于：

控释抗氧化药（如N-acetylcysteine）；

抗炎因子靶向释放；

保护内皮细胞和心肌细胞。

四、合成制备方法与质量控制

1. 原料与合成路线

主要原料：

DSPE-NH₂（氨基端磷脂）

TK-NHS（含活泼酯的硫醚键连接体）

mPEG-COOH 或 mPEG-NHS

合成步骤：

DSPE-TK合成：

在无水DMSO或DMF中，DSPE-NH₂与TK-NHS发生酰胺化反应；

加入碱性催化剂（如TEA），室温或40°C反应8–12小时；

纯化产物DSPE-TK。

接枝mPEG：

将DSPE-TK与mPEG-NHS在缓冲液中反应，构建DSPE-TK-mPEG；

通过透析法去除多余小分子，冻干获得终产物。

2. 表征手段：

质谱（MALDI-TOF）或NMR：用于确认结构组成；

GPC：用于分子量与分布分析；

FTIR和UV-Vis：验证TK键是否存在；

DLS/ζ电位：纳米粒稳定性评估；

H₂O₂降解实验：验证ROS响应性。

五、未来发展前景与挑战

发展前景：

智能递送载体核心材料：TK连接的可响应性使DSPE-TK-mPEG成为智能药物系统（Stimuli-Responsive DDS）设计的重要组成部分；

多重响应系统构建平台：可与pH敏感、酶响应、热敏或还原响应性基团协同设计，实现多重刺激条件下协同释放；

突破PEG困境效应：动态调节PEG隐蔽层，提升靶向识别能力，是“隐身-显性”切换机制的重要支撑材料；

脑疾病与中枢递送突破点：利用ROS在脑组织病变区域升高的特性，实现脑靶向释放、克服BBB屏障。

当前挑战：

TK连接键合成成本相对较高，存在工业放大制备难点；

ROS浓度依赖性强，在部分病灶区域ROS含量不足时可能响应不充分；

长期安全性研究不足，PEG代谢产物与TK断裂副产物毒性仍需系统评估。

关于我们 ：

西安齐岳生物科技有限公司是一家专注于生物医药和纳米材料研发、生产与销售的高新技术企业。公司致力于为科研院所、高校以及医药企业提供高品质的生化试剂、功能材料和定制化服务。主要产品涵盖蛋白质/多肽类纳米材料、靶向药物递送系统、脂质体包封材料、PEG修饰载体、荧光探针、量子点等，广泛应用于药物研发、分子影像、细胞标记及诊疗一体化等领域。公司支持定制合成与技术支持服务，满足客户多样化科研需求。

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