超分子化学与医药学

超分子包合技术

一种分子（客分子)被包嵌于另一种分子（主分子)的空穴结构内，形成包合物的技术，称为包合技术。包合物由主分子和客分子组成。

1、主分子

包合物常见的主体分子有冠醚、环糊精、杯芳烃、瓜环、柱芳烃等。

冠醚	亦称大环冠醚，是一类含有多个氧原子的大环有机化合物，具有优良的自组装和分子识别性能。但由于其具有一定的毒性，主要用于金属离子和有机小分子的识别研究，而对药物的包合涉及较少。
环糊精	是直链淀粉在环糊精糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，是优良的天然包合材料。由于环糊精具有内疏水、外亲水的独特分子结构，其适宜的疏水空腔，能将疏水药物包合形成超分子，从而改善药物分子的稳定性、水溶性，提高生物利用度，降低药物的毒副作用。通过对环糊精进行各种修饰，如甲基化、羟甲基化等多种结构修饰，可不同程度的增强环糊精的包合能力，进而改善药物的理化性质。
杯芳烃	是一类由酚醛缩合而成的兼具冠醚和环糊精优点的环状低聚物。它具有独特的三维空腔结构，其空腔大小随构成单元数的变化可以调节。杯芳烃的包合作用决定于杯环的大小、构象及环上取代基的性质。其具有熔点高、热稳定性和化学稳定性好、在大多数溶剂中溶解度低、毒性低、糅合性好等独特的物理、化学性能，在体内不引起免疫反应，因而在生物制药等领域有着广泛的应用前景。
瓜环	又称葫芦脲，是一类新型高度对称的桶状大环分子，具有体积不等的疏水空腔，端口分布着亲水的羰基，良好的键合位点，可通过氢键、疏水作用和离子-偶极作用结合某些离子和分子，形成包合物。聚合度不同的瓜环具有不同尺寸的空腔和端口，可与体积不同的有机分子发生包合。以瓜环作为药物载体，可提高药物稳定性和水溶性、实现药物的缓释或控释、降低药物毒副作用。

2、目的

提高药物稳定性、增加药物溶解度、液体药物粉末化、防止挥发性成分挥发、掩盖不良气味、降低药物的刺激性和不良反应、调节药物溶出速率、提高生物利用度^[1]等。

提高药物稳定性	药物在贮存过程中，由于会受到光、氧、热、湿度等多种因素的影响，从而影响药物质量，降低疗效。通过包合技术将药物制成包合物，使药物的活性部位与外界环境的接触机会减少，可提高药物稳定性，减少挥发，延长药效和保存期。
改善药物水溶性	有些药物疏水性很强，生物利用度低，通过超分子包合，利用超分子主体结构中的亲水性基团，可增加药物在水中的溶解度及溶解速度，从而促进药物在人体内的吸收，提高药物的临床疗效。
改进药物剂型	对于液体药物，通过包合技术可以制成固体剂型，能够有效防止药物因挥发而影响疗效，并且利于存储、包装、运输和使用。此外，利用超分子包合物在水中能够迅速膨胀的特性，可以加速片剂崩解。
掩盖药物不良气味和降低刺激性	有些药物具有不良臭味、苦味或涩味，有的具有较强的刺激性，导致患者无法下咽，影响应用。药物通过超分子包合后，可有效掩盖不愉快的臭味和苦味，同时还能起到缓释作用，降低刺激性及毒副作用。

[1]生物利用度是指制剂中药物被吸收进入人体循环的速度与程度。

3、分类

按构成可分为单分子、多分子和大分子包合物；按形状可分为管状、笼状和层状包合物。

4、具体实例

把大蒜挥发油制成环糊精包合物可提高稳定性，降低挥发性，掩盖臭味，降低刺激性。
水溶性杯芳烃和抗高血压药物硝苯地平的包合作用，能显著提高药物溶解度。
八元瓜环与氟罗沙星、加替沙星等药物分子形成稳定包合物后，有可能改善脂溶性药物的溶解性，提高其稳定性。

超分子多肽自组装

多肽分子可以通过分子间相互作用自组装成具有纳米结构的聚集体，这种聚集体具备生物相容性好、稳定性高等优点，表现出不同于单体多肽分子的特性和优势，因此其在药物传递、组织工程、抗菌等领域具有良好的应用前景。

构筑超分子多肽新方法

方法————多肽与被甘醇链修饰的柱芳烃（生物相容性更好)组成纳米粒
目的————为药物建造“潜艇”直达肿瘤细胞

敌人————肿瘤细胞
手枪————卟啉
潜艇————超分子多肽自组装而成的纳米粒子
信号————光

优点	生物相容性好、细胞吞噬效率高、免疫毒性低。
设计	多肽的亲水端是肿瘤细胞靶向序列，作为“导航仪”用于确定行进方向到达肿瘤组织。多肽疏水的部分用于构筑两亲组装体和载药。作为正五边形的环状化合物的柱芳烃，中间的空腔可以容纳客体分子，能赋予载药“货船”温度响应性，从而更方便的对纳米材料进行调控。
组装	利用被甘醇链修饰的柱芳烃，通过非共价作用力构筑超分子多肽。得到的超分子多肽在加热后会因为柱芳烃从亲水变成疏水，“变身”成为球形的纳米粒子结构。在加热的过程中，亲水的导航仪倾向于排布在纳米粒子的外表面，依旧能起到导航作用。与此同时，作为疏水化合物的卟啉在此时混入载药体系，被疏水的纳米粒子内核所包载，这时候新结构的抗癌纳米药物就制成了。
攻击	在光照条件下，卟啉会发射出氧自由基对细胞造成破坏，进而诱导肿瘤细胞死亡。