mPEG-TK-DOX（甲氧基聚乙二醇-硫醚键-阿霉素）

mPEG-TK-DOX 是以TK连接基团将阿霉素（DOX）与mPEG共价偶联形成的前药共轭物。其结构在氧化应激（如肿瘤微环境）条件下，TK键断裂，释放活性DOX，从而增强肿瘤选择性杀伤。该结构克服了传统DOX的系统毒性问题，提升了其治疗指数，适用于构建前药型纳米粒、胶束等智能释药系统。

一、产品基础信息与结构分析

中文名称：甲氧基聚乙二醇-硫醚键-阿霉素

英文名称：mPEG-TK-DOX

别称：ROS响应型聚乙二醇-阿霉素前药、硫醚连接的阿霉素PEG化前体、氧化应激诱导可断裂聚合物药物共轭物

分子组成：mPEG-TK-DOX 由三部分构成：

mPEG（Methoxy polyethylene glycol）：亲水性聚合物，起到延长血液循环时间、提高水溶性、减少毒副作用的作用；

TK（Thioketal）键：一种对**活性氧（ROS）**高度敏感的化学连接体，可在氧化应激环境中断裂；

DOX（Doxorubicin）：阿霉素，是一种广泛用于癌症化疗的蒽环类*肿瘤抗生素。

连接方式：

阿霉素通过其酚羟基（C14位）或氨基（C3位）与TK基团共价连接；

TK基团通过酯键或酰胺键与mPEG结合；

结果形成稳定的、在正常生理条件下不释放药物、但在ROS环境中快速降解的小分子或聚合物前药（polymeric prodrug）。

mPEG-TK-DOX 的主要特性：

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二、功能机制与刺激响应特性

1. ROS响应性机制

Thioketal键是基于两个硫原子与中心羰基构成的结构，其特点是：

对过氧化氢（H₂O₂）、羟自由基（·OH）、超氧阴离子（O₂⁻）等ROS物质特异性断裂；

在中性pH和常规生理环境下稳定；

在肿瘤、炎症、缺血组织等高氧化应激微环境中快速断裂。

mPEG-TK-DOX 进入体内后通常表现为：

在血液循环中，PEG段保护DOX不被提前释放；

纳米粒或前药通过EPR效应或靶向机制进入肿瘤组织；

肿瘤细胞内ROS浓度远高于正常细胞（可达50–100 µM），触发TK键断裂；

阿霉素从mPEG载体上解离出来，进入细胞核，干扰DNA复制、诱导细胞凋亡。

2. 释放行为的可控性

稳定性强：在pH 7.4的缓冲液中，mPEG-TK-DOX稳定存在72小时以上；

响应速度快：在50 μM H₂O₂环境中，4小时内释放超过60%的DOX；

释药位点精准：仅在肿瘤或炎症组织中释放，降低全身毒性。

3. 药代动力学优势

清除率降低：mPEG保护使得前药半衰期延长；

肝肾负担减少：较少的自由DOX进入正常组织；

血脑屏障穿透能力增强：有研究采用mPEG-TK-DOX用于脑瘤模型，改善BBB穿透性。

三、合成方法与质量控制

1. 合成路线简述：

原料：

mPEG-OH（通常为分子量 2K–5K）

TK二羧酸或TK-NHS酯

Doxorubicin HCl

合成步骤：

① mPEG-TK合成

将mPEG-OH与TK二羧酸通过DCC/NHS或EDC/NHS酯化反应连接，获得mPEG-TK；

② TK-DOX连接

将TK部分活化为NHS酯，或使用碳二亚胺活化后，与DOX反应连接得到TK-DOX；

③ 纯化与表征

使用透析（MWCO 1–3 kDa）、HPLC或SEC纯化；

表征工具包括：

NMR：验证各部分结构；

MALDI-TOF MS：测定分子量；

UV-Vis：监测DOX吸收波长（480 nm）；

HPLC：评估结合率与纯度；

DLS（动态光散射）：用于粒径分析（如制备为胶束或纳米粒状态）；

药物释放曲线：检测在不同ROS浓度下DOX的释放行为。

四、典型应用场景

1. 肿瘤精准化疗

mPEG-TK-DOX 是*肿瘤治疗中*具代表性的前药策略之一，用于以下肿瘤类型：

乳腺癌（尤其HER2+型）

肝癌

胰腺癌

卵巢癌

多发性骨髓瘤

脑瘤（如胶质母细胞瘤）

优点：

避免DOX在心肌、肾脏等正常器官中释放，减少心毒性；

实现“肿瘤特异性释药”；

可通过共装载策略与抗PD-1、CD47等免疫药物协同治疗。

2. 胶束或纳米粒载体平台

将mPEG-TK-DOX进一步构建为聚合物胶束系统，可增强其水溶性与体内分布性能。其结构为：

疏水核心：DOX段；

疏水-亲水界面：TK键；

外层亲水壳：mPEG

此类胶束尺寸通常在50–100 nm，有利于通过肿瘤EPR效应被动靶向进入肿瘤组织。

3. 多功能药物递送系统构建平台

mPEG-TK-DOX可作为核心结构，与以下功能基团共修饰以构建多功能平台：

RGD、GE11 等靶向肽；

pH敏感连接器，实现多重响应释放；

磁性Fe₃O₄或光热材料共封装，实现诊疗一体；

siRNA共装载系统，实现化疗+基因沉默协同。

五、未来发展前景与研究挑战

1. 发展趋势

多刺激响应系统整合：如pH + ROS + 酶等多重刺激响应；

免疫疗法协同：mPEG-TK-DOX与PD-L1抗体、TLR激动剂共装载；

精准化靶向设计：通过接枝GE11、folate、transferrin等肿瘤靶向配体；

跨越血脑屏障应用：脑肿瘤、神经胶质瘤中的定点治疗探索；

绿色合成：采用酶促合成、无金属催化方法提升生物相容性；

前药纳米疫苗平台：结合抗原+前药递送一体化设计，实现癌症免疫化疗协同。

2. 研究挑战