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自组装已成为构建从纳米到微米尺度生物材料的一种广泛应用的方法。肽类物质因其良好的生物相容性、可降解性和可调控的结构而被广泛研究和应用。基于肽的纳米颗粒的开发通常需要复杂的合成过程，包括化学修饰和超分子自组装。响应刺激的肽类纳米颗粒，也称为“智能”纳米颗粒，能够对外界刺激产生构象和化学性质的变化，已成为一类极具前景的材料。这些智能纳米颗粒在生物医药领域具有广泛的应用，包括药物递送、诊断和生物传感等。刺激响应系统既包括光、温度、超声波和磁场等外部刺激，也包括pH值、氧化还原环境、盐浓度和生物标志物等内部刺激，有助于构建用于生物医学成像和治疗的多种自组装生物材料库。因此，本文主要聚焦于通过自组装策略构建的肽基纳米颗粒，并系统探讨其对多种刺激响应的机制。此外，我们还总结了肽基纳米材料在生物医学领域的多样化应用，包括诊断与治疗，以展示其在临床转化中的潜力。 刺激响应型SAP纳米颗粒 内外刺激会引起SAP纳米颗粒自组装特性或化学组成的改变。病变组织与健康组织在pH值和蛋白质表达谱方面存在差异，从而提供pH、温度和酶等内部或内源性刺激，而光、磁或电则属于外部刺激。在刺激作用下，智能肽可根据化学键、质子化程度或溶解度实现自组装、解组装或形态变化。SAP纳米颗粒对刺激的响应性为其在生物医学领域的应用奠定了基础。不同应用所需的响应模式各不相同：受刺激后原位聚集的SAP有利于疾病诊断染料的聚集诱导发光，或通过自组装介导的细胞毒性用于肿瘤治疗。原位组装可使材料根据不同的生理条件（如循环过程中与靶向部位）进行功能调控。相比之下，药物释放则依赖于SAP纳米载体的解组装过程。 pH响应型SAP纳米颗粒 高度有序的SAP纳米颗粒的形成源于多种非共价力的协同作用，包括氢键、疏水与亲水相互作用、静电相互作用以及范德华力。这些驱动力之间的平衡一旦被打破，就会改变SAP纳米颗粒的自组装模式和形貌。pH值通过调控质子化/去质子化或断裂不稳定的化学键来影响这种平衡。例如，将谷氨酸（Glu）或鸟氨酸（Orn）引入Q11肽的一级结构中，即可通过添加少量酸或碱来触发各向同性流体到向列相的转变。 肿瘤微环境（TME）和溶酶体具有酸性pH值，因此适合设计对酸敏感的SAP纳米颗粒用于靶向成像或治疗（图4A）。Jan等人提出了一种基于肽的酸激活型纳米系统，用于光动力疗法（PDT），该系统由二肽（色氨酸-甘氨酸，WG）和卟啉（光敏剂）组成（图4B）。色氨酸提供离域π电子以实现荧光，而含甘氨酸的羧基则作为酸敏感单元。全原子分子动力学（AAMD）模拟结合等当点和pKa值分析表明，在生理条件下（pH 7.4），弱的分子内氢键以及去质子化后的肽-卟啉共轭物（PWGs）之间的强排斥作用有利于纳米颗粒的形成。在酸性的肿瘤微环境中（pH 6.5），PWG中质子化的羧基可形成更强的分子间氢键，使纳米颗粒转变为纳米纤维。该肽-卟啉平台实现了优异的肿瘤成像效果和高效的光动力治疗作用。 长期追踪是生物成像领域的一个新兴热点。为了实现对溶酶体的长期活细胞成像，张等人开发了一种芳香肽偶联的环金属铱(III)配合物，命名为Irpc（图4C）。该磷光环金属铱(III)配合物具有聚集诱导发光（AIE）特性，从而实现了稳定的荧光信号。研究采用了两种基于芳香肽的构建单元（萘-Phe-Phe-Lys，NapFFK）以促进自组装。在酸性刺激下，Irpc从pH 8或7时分散的大纳米颗粒转变为更小的颗粒（pH 6），并在pH 5或4时形成相互连接的网络结构。与现有的pH响应型SAP纳米颗粒不同，Irpc的转变过程不可逆，因而具有更高的稳定性。总体而言，Irpc即使在超过15代细胞分裂后仍能实现对溶酶体的长期追踪。 传统的质子化或去质子化过程受pH值调控，会直接影响SAP的聚集倾向。Chen等人提出了一种开发pH响应型SAP纳米颗粒的新方法，即引入一种酸响应性屏蔽层。该屏蔽层通过静电相互作用覆盖在阿霉素-肽偶联纳米颗粒（DPC-NPs）表面，阻止其聚集形成纳米纤维，并避免DPC-NPs之间发生π–π堆积和氢键作用，从而使DPC-NPs在血液循环过程中保持球形且稳定。当到达肿瘤微环境（TME）后，在微酸性条件下屏蔽层被去除，DPC-NPs随即自组装成纳米纤维，并在肿瘤组织中富集。这种对TME响应的形态转变增强了药物滞留效果，表现出更显著的肿瘤治疗特异性。 酶响应型SAP纳米颗粒 酶作为内源性刺激物，可直接作用于肽链之间的化学键，或在化合物与肽之间起到桥梁分子的作用。相关的酶包括基质金属蛋白酶（MMPs）、碱性磷酸酶（ALPs）、羧酸酯酶（CESs）、肠激酶（ENTKs）、组织蛋白酶B、明胶酶和半胱天冬酶（caspases）。选择特定疾病相关的酶，可赋予酶响应型SAP诊断或治疗功能（表1）。酶触发的自组装可作为一种信号放大手段，以提高信噪比，或用于形成具有细胞毒性的纤维结构，实现对肿瘤的特异性杀伤。值得注意的是，Xu等人在EISA领域开展了开创性研究，他们利用CES、ENTK和ALP等酶开发了EISA纳米颗粒。以下详细列出了他们的一些优秀研究成果。 基质金属蛋白酶（MMPs）广泛参与疾病组织中持续的细胞外基质重塑过程，已被确认为心肌梗死、后肢缺血以及各类癌症的关键分子靶点。MMPs是一类直接作用于肽键的水解酶，其肽类底物序列模式为PX1GLX2G，其中X1或X2代表无明显偏好性的单个氨基酸。MMPs特异性地切割G与L之间的肽键（图5A）。徐等人合成了一种原位自组装的近红外（NIR）肽探针（TER-SA），具有肿瘤特异性的排泄延迟（TER）效应。TER-SA被MMP-2/9切割后，从稳定的单体状态转变为具有反平行β-折叠构象的纳米纤维结构。这种纤维状结构使TER-SA能够在肿瘤部位长时间滞留，即所谓的TER效应。基于TER策略的肽探针实现了对人肾细胞癌的高效成像，并成功实现肿瘤完全切除，最终降低了术后复发率。MMP靶向序列还可整合到纳米颗粒及病毒载体中，以实现组织特异性的基因递送。 ALPs在骨肉瘤和宫颈癌等癌症中可作为生物标志物。ALPs能够催化磷酸肽上磷酸基团的水解，从而增加其疏水性。通常，N端被芳香族基团修饰、含有磷酸化的苯丙氨酸和酪氨酸的四肽可作为ALP的底物（图5B）。Xu等人开发了一种基于ALP催化的组装平台，可快速靶向高尔基体（GA），并选择性杀伤癌细胞。他们将磷酸肽（pO1）中的磷酸二酯键中的氧原子替换为硫原子，生成硫代磷酸肽（pS1）。由于pS1能被ALP迅速催化去磷酸化，并与自身或高尔基蛋白形成二硫键，因此pS1可快速在高尔基体中富集。在去磷酸化过程中，pS1由胶束转变为纳米纤维。相比之下，pO1的去磷酸化和细胞摄取过程较慢，大部分仍停留在内体中。pS1可选择性抑制HeLa细胞（IC50 = 2.8 μM），并实现对高尔基体的特异性成像。 CES特异性地切割通过化学合成与肽连接的羧酸酯键。徐等人设计了一对通过羧酸酯键与牛磺酸偶联的对映异构二肽，用于研究CES活性与偶联物抗癌效果之间的关系。经CES水解后，生成的相应产物——二肽可自组装形成纳米纤维。这些纳米纤维能选择性抑制具有较高CES活性的癌细胞，且抑制效果与CES活性呈正相关。尽管正常细胞中也存在CES，但由于其EISA速率低于肿瘤细胞，因此二肽在正常细胞中基本无毒性。 ENTK是一种肠肽酶，可特异性切割含有DDD DK序列的肽。徐等人报道了一种通过酶促自组装形成的分支肽，用于靶向线粒体并递送货物至线粒体。这些分支肽在细胞内被ENTK切割后，由胶束转变为纳米纤维。原位形成的纳米纤维使其定位于线粒体。此外，由于提高了阿霉素（Dox）的摄取效率，并干扰了线粒体DNA，该分支肽增强了阿霉素对耐药癌细胞系的细胞毒性。 组织蛋白酶B在恶性肿瘤和癌前病变细胞中过度表达并被分泌，而在正常细胞和组织中则作为溶酶体蛋白酶发挥作用。组织蛋白酶B的特异性切割底物是一种含GFLG的四肽（图5C）。因此，Zhang等人设计了一种可转化的肽（CTGP），可在细胞膜上自组装，实现对细胞的包裹，并克服肿瘤多药耐药性（MDR）。当被组织蛋白酶B切割后，负载阿霉素（Dox）的CTGP（CTGP@DOX）会从纳米胶束转变为纳米纤维。然而，切割后24小时内阿霉素的释放效率低于6%，主要原因是形成的纳米纤维重新包裹了阿霉素。这种缓慢释放使药物保留率比游离阿霉素高出45倍。CTGP@DOX纳米纤维可通过其16碳烷基链锚定在细胞膜上，实现细胞包裹并限制阿霉素外排。与游离阿霉素相比，CTGP@DOX对耐药性MCF-7R细胞的细胞毒性提高了49倍。 响应活性氧的SAP纳米颗粒 活性氧（ROS）的过量产生与多种慢性病和退行性疾病有关，包括癌症以及神经退行性疾病。在癌细胞中，ROS尤其在线粒体中大量生成。王等人利用这一特点，开发出一种可定位在细胞器并发生形态转变的聚合物-肽偶联物（PPC），该物质可在线粒体周围内源性ROS的作用下被触发，从而增强多价协同相互作用。PPC由聚乙烯醇主链构成，主链上修饰有靶向线粒体的细胞毒性肽KLAK以及通过ROS可裂解的硫代缩酮连接的亲水性PEG和形成β-折叠结构的肽KLVFF。在ROS过量的情况下，硫代缩酮被裂解，破坏了亲水/疏水平衡，促使PPC从纳米颗粒转变为纳米纤维。结果，暴露KLAK的纳米纤维与线粒体之间表现出更强的多价协同相互作用，对癌细胞产生选择性细胞毒性，并在体内展现出显著的肿瘤抑制效果（图6A）。董等人将谷胱甘肽响应性超分子组装体与多价配体展示相结合，以提高癌细胞靶向的特异性和敏感性。其主要成分为靶向配体偶联的自组装单体前体（SAM-P），该前体以单体形式存在，通过带正电荷的结构域之间产生强静电排斥作用。当谷胱甘肽介导切割带正电荷的结构域后，引发自组装过程，形成多价配体，从而增强对肿瘤的识别能力。该策略有望应用于细胞特异性分子成像，并作为具有高灵敏度和高特异性的治疗剂使用。 温敏型SAP纳米颗粒 炎症病理部位的高温环境或外部温度操作被广泛用作调控SAP纳米颗粒热响应性的刺激因素。与传统温敏聚合物类似，多种肽类在低于上临界溶解温度（UCST）或高于下临界溶解温度（LCST）时表现出典型的相分离行为。具有LCST特性的温敏SAP纳米颗粒在相对较高的温度下可在靶向部位聚集并实现持续释药；而具有UCST特性的纳米颗粒在相同条件下则会迅速释放药物。此外，将LCST与UCST肽类结合形成的二嵌段或多嵌段共聚物展现出多样的热响应模式：当共聚物的UCST低于LCST时，其随温度升高呈现不溶—可溶—不溶的转变；而当UCST高于LCST时，则表现为可溶—不溶—可溶的转变。最经典的温敏肽是基于弹性蛋白的多肽（EBPs），其由重复的五肽序列I/V-P-G/A-X-G组成，其中X为除脯氨酸以外的任意氨基酸。EBPs表现出LCST行为，广泛应用于组织工程、药物递送以及蛋白质表达与纯化。Lim等人将具有UCST行为的基于 resilin 的多肽（RBPs）与EBPs共轭。选择疏水性EBPs以确保EBP-RBP二嵌段共聚物的LCST低于UCST。当温度低于UCST和LCST时，这些二嵌段共聚物自组装成囊泡或胶束，具体形态取决于EBP中五肽重复单元的数量。然而，在高于LCST和UCST的温度下，它们呈现出反向胶束结构，而在LCST与UCST之间则发生聚集（图6B）。 光响应型SAP纳米颗粒 光是一种易于操控的外部刺激，可实现时空精确调控；通过介入放射学技术，可作用于多种器官和组织。然而，除荧光蛋白外，迄今为止尚未发现具有光响应能力的肽类分子。SAP纳米颗粒的光敏特性通常依赖于额外引入光吸收化合物（如光敏剂或光热诱导剂）的偶联。SAP纳米颗粒的光响应性本质上取决于活性氧（ROS）的产生或高温条件。例如，Yu等人报道了一种级联治疗策略，其中通过光动力过程生成ROS，随后激活氧化还原响应过程。该可转化纳米纤维由含甲硫氨酸的六肽（EIMIME）及其两种衍生物共组装而成，这两种衍生物分别被功能化为光敏剂（叶绿素e6，Ce6）或化疗药物（喜树碱，CPT）。Ce6在光照下原位产生ROS，导致甲硫氨酸发生氧化。疏水性硫醚向亲水性亚砜的转化促进了从β-折叠到无规卷曲的构象转变，以及从纳米纤维到纳米颗粒的形貌转变。这种转变提高了支架的细胞内化能力和肿瘤穿透性。通过谷胱甘肽（GSH）响应性的二硫键与肽共价连接的CPT基团，在癌细胞中GSH存在时被释放。该级联疗法在体内也实现了高效的肿瘤抑制（图6C）。除了单独发挥光动力治疗（PDT）作用外，SAP纳米颗粒通常还可与其他刺激响应过程相结合进行设计。Yu等人设计了一种嵌合肽CMP-PpIX，将光敏剂-肽偶联物与半胱天冬酶-3敏感序列结合，以实现增强的PDT效果和原位治疗反馈。该偶联物C16-K(PpIX)GRRRR-AEEA-K(FAM)SDEVDSK(Dabcyl)PEG8PEG8包含原卟啉（PpIX）作为光敏剂、棕榈酸作为膜插入基序、R4作为细胞黏附肽、DEVD作为半胱天冬酶-3/7响应肽、Dabcyl和FAM作为福斯特共振能量转移（FRET）荧光对，以及PEG8-PEG8作为亲水外壳。在光照下，CMP-PpIX产生的ROS直接损伤细胞膜，并通过R4肽和亲脂性棕榈酸与细胞膜结合后迅速诱导细胞凋亡。凋亡过程中激活的caspase-3切割CMP-PpIX，使其分离出FAM和Dabcyl。在被caspase-3切割前，FAM荧光被Dabcyl淬灭；因此，荧光强度的增加表明已生成活化的caspase-3，从而实时反馈光动力治疗的效果。最近，Zou等人开发了一种光触发平台，该平台由靶向肽（RGD）、供体氢键肽（KLVFF）以及光响应单元（3-亚甲基-2-(喹啉-8-基)异吲哚啉-1-酮（MQIO）衍生物）组成。MQIO单元构象变化后发生分子滑移，导致KLVFF肽通过氢键相互作用实现从纳米颗粒到纳米纤维的转变。 其他刺激响应型SAP纳米颗粒 其他刺激物，如金属离子、溶剂、小分子化合物以及配体-受体相互作用，可实现对SAP纳米颗粒优异的功能转化。作为生命必需元素的金属（如钙、锌、铁和铜）在体内广泛存在。Tao等人构建了一种三阶段自组装纳米敷料（NBA），可响应钙离子和凝血因子。该NBA由两种功能化肽组成：钙离子结合肽（CBP）和交联肽（CRP）。CBP由(RADA)4与钙离子结合序列（GSVLGYIQIR）连接而成；CRP则由(RADA)4与交联基序（GGQQLK）融合构成。在水相条件下，CBP与CRP共组装形成纳米纤维，并通过与钙离子配位形成网状结构。当受到凝血因子催化时，NBA进一步进入第三阶段，自组装成致密的物理屏障，从而有效止血并控制出血。实验结果表明，NBA能快速高效地阻止大鼠肝脏划伤引起的出血。 某些金属离子在特定组织中含量丰富，例如锌离子在前列腺组织中的浓度约为其他软组织的10倍。钟等人利用这一特性开发了一系列自组装的分叉肽（E3Fn）。其中三个相邻的谷氨酸残基构成分叉片段，可螯合锌离子并促进超分子水凝胶的形成。由于其他阳离子在生理浓度下无法引发水凝胶生成，因此该分叉肽具有可注射性，并能在原位实现对前列腺组织特异性的自组装。在所有实验组中，E3F3水凝胶表现出最佳的凝胶化时间、良好的机械强度以及优异的触变性能。 配体-受体相互作用在生物系统中广泛存在。某些疾病会过度表达特定受体，例如卵巢癌细胞中叶酸受体的过表达。利用配体-受体相互作用可开发出高特异性的SAPs。Wang等人设计了一种双特异性组装肽（antiCD3-G7-RGD），该肽与细胞膜受体结合后，其构象得以稳定，同时自组装活化能降低，促进CD3寡聚化并激活T细胞，从而诱导T细胞介导的癌细胞溶解（图6D）。Lam等人通过整合HER2结合结构域（YCDGFYACYMDV）开发了可转化的肽类纳米颗粒，该结构域能与乳腺癌中过表达的HER2受体相互作用。当纳米颗粒与肿瘤细胞表面的HER2结合时，可在原位转化为纤维状网络结构，抑制HER2二聚化并杀伤肿瘤细胞。这种受体介导的可转化肽类纳米平台具有巨大的临床应用潜力。 智能SAPS治疗系统 自下而上合成SAP纳米颗粒为开发其他纳米生物材料提供了一种有趣且具有吸引力的方法。SAPs，尤其是分子响应型SAPs，因其良好的生物相容性、可降解性、灵活的响应特性以及特定的生物学功能，已被广泛应用于生物医药和组织修复领域。目前全球市场上已有约80种肽类药物，主要用于治疗癌症（18%）、代谢性疾病（17%）及其他医学病症。另有超过150种肽类药物处于临床开发阶段，约400至600种处于临床前研究阶段。基于治疗性肽开展的临床试验已超过2000项。肽类药物正逐渐引起制药公司的关注。然而，这些肽类药物在开发过程中仍面临体内稳定性、靶向能力等问题。开发响应型SAPs是解决当前问题最有效的方式之一。 用于抗癌治疗的智能SAPs 癌症的特征是转化细胞不受限制地增殖。肿瘤细胞在血液中竞争营养物质和氧气。在肿瘤微环境（TME）中，可观察到缺氧、pH值降低、某些酶的过度表达以及特定细胞因子分泌增加等现象。这些因素会刺激内皮细胞增殖，引发血管生成，并使肿瘤细胞进入循环系统，导致肿瘤转移。在TME中，肿瘤诱导的免疫抑制使侵袭性肿瘤得以逃避免疫系统的监视。然而，这种病理生理机制也为设计智能型两亲性聚合物（SAPs）提供了契机，使其能够响应并适应微环境中的特异性刺激，从而实现所需功能。SAPs可作为多种具有医学价值的有效载荷的靶向递送载体，例如化疗药物（环磷酰胺、甲氨蝶呤、阿霉素、依托泊苷和紫杉醇）、核酸（siRNA、miRNA、mRNA和DNA）以及光敏剂（用于光动力治疗PDT和光热治疗PTT的原卟啉、Ce6）。此外，SAPs中包含的一些肽类本身也可作为治疗剂使用。例如，已设计出可组装成纳米纤维并缠绕在细胞或细胞器周围的SAPs，以防止肿瘤转移或诱导细胞死亡。针对肿瘤引起的免疫抑制，还开发了能够靶向肿瘤细胞或抗原呈递细胞（APCs）的SAPs，以激活局部或全身性免疫反应。 SAPs采用自下而上的策略构建精巧的纳米级递送系统，能够实现高载药量和低泄漏。SAPs的刺激响应特性使其具备肿瘤靶向性和可编程的药物释放能力。SAPs可用于递送化疗药物，如阿霉素、索拉非尼、秋水仙碱和紫杉醇，从而提高药物溶解度，降低全身毒性，延长药物在肿瘤部位的滞留时间，并增强抗肿瘤活性（图7A）。Wu等人开发了一种多功能肽（P51），用于程序化递送吡喃阿霉素。P51通过破坏肽与吡喃阿霉素之间的相互作用、二硫键以及肽PVGLIG，对酸性环境、还原剂和MMP-2产生响应。体外和体内实验结果表明，P51纳米颗粒具有更有效的肿瘤靶向性、更强的抗肿瘤效果以及更低的全身毒性。基因治疗是治疗肿瘤的一种有前景的方法。利用SAPs将带负电荷的DNA/RNA递送至肿瘤细胞需要正电荷氨基酸。SAPs可保护核酸免受血浆和血清中核酸酶的降解。表面带正电荷的纳米载体容易通过网状内皮系统（RES）从血液循环中被清除；因此，人们采用透明质酸（HA）等屏蔽层或其他方法来改变其表面电荷。Li 等人设计了一种两亲性肽嵌合体，用于靶向递送和释放 siRNA，从而沉默肿瘤相关组织因子的表达。该两亲性肽含有高度阳离子化的重复精氨酸-精氨酸-丝氨酸（RRS）片段，可静电吸附 RNA 分子。在负载 siRNA 后，表面电荷显著从 13.3 mV 降至 −9.9 mV，从而延长了循环半衰期。此外，多组组氨酸结构域对肿瘤微环境中的酸性条件具有响应性，可使表面电荷逆转，促进细胞摄取。siRNA 能降低癌细胞的侵袭能力和血小板黏附性，防止远处转移，并逆转肿瘤诱导的高凝状态。通过 SAPs 同时递送化疗药物和核酸，可从多个角度治疗肿瘤，并表现出协同效应。王等人开发了一种具有顺铂与RNAi协同效应的自组装纳米前药平台，用于治疗顺铂耐药性肺癌。该平台通过酰胺键固定Pt(IV)，并在谷胱甘肽（GSH）存在下快速释放活性铂离子（Pt(II)）。Beclin1 siRNA通过这种阳离子载体被递送至细胞质中，从而抑制自噬。该平台专为克服顺铂耐药性肺癌而设计，表现出良好的抗肿瘤效果。光敏剂是光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）的关键。当智能SAPs进入肿瘤微环境（TME）后由纳米颗粒转变为纳米纤维时，光敏剂的滞留时间得以延长。这种长期滞留导致其在肿瘤部位大量积累，展现出优异的抗肿瘤疗效。何等人合成了一种名为TRFC的嵌合肽，用于递送Ce6。在光照刺激下，Ce6产生的活性氧（ROS）诱导寡精氨酸氧化生成一氧化氮（NO），从而驱动原位纳米球向纳米棒的转化。NO与ROS反应生成过氧亚硝酸根阴离子（ONOO⁻），增强细胞毒性，进而放大PDT的治疗效果。刺激响应型SAPs是一种显著的递送系统，可通过化疗、基因治疗、光动力疗法和光热疗法发挥抗肿瘤作用。 除了通过递送的货物发挥SAPs的抗肿瘤作用外，一些肽类本身也具有治疗效果。部分治疗性肽是从自然界中发现的，而另一些则是通过实验室利用肽库筛选获得的。表2列出了用于癌症治疗的代表性治疗性肽。促凋亡肽[KLAKLAK]₂（KLA）是一种常见的治疗性肽，可选择性靶向并破坏线粒体膜，诱导线粒体功能障碍。最近，一些SAPs将KLA整合其中，使其同时作为构建模块、治疗性肽和细胞穿透肽发挥作用以治疗肿瘤。蜂毒肽是一种阳离子宿主防御肽，可通过破坏细胞膜诱导肿瘤细胞凋亡，并释放细胞内成分，如完整的肿瘤抗原和损伤相关分子模式，从而表现出一定的免疫调节作用。然而，蜂毒肽较强的溶血活性和非特异性细胞毒性限制了其应用。吴等人构建了一种双响应纳米转换器，可在酸性肿瘤微环境（TME）和近红外激光照射下实现纳米球-纳米纤维-纳米球的形态转变。网状纳米纤维有助于在肿瘤组织中长期滞留，并抑制肿瘤细胞向远处器官转移。在外源性近红外激光照射下，光热治疗被激活，随后纳米纤维与纳米球之间发生转化，确保了MEL肽的深层渗透，从而实现有效的肿瘤清除。 另一种治疗性SAP的策略是利用单体在靶向部位动态自组装形成纳米纤维，从而对细胞或细胞器产生预期效应。为实现这一特性，必须将促进纳米纤维形成的结构基序（如β-折叠基序）引入SAP中。具有这种能力的典型短肽包括EAK16、RADA16、KLD-12、KLVFF和KGFRWR。通过合理设计，SAP可在细胞器周围转化为纳米纤维，破坏细胞器并诱导癌细胞死亡。Lam等人报道了一种全D-氨基酸组成的肽（CPTNP，序列kffvlk），其在溶酶体内因苯丙氨酸侧链间π–π相互作用的改变而转变为纳米纤维，从而导致溶酶体膜通透性增加。基于这些特性，CPTNPs可用于肿瘤治疗，并增强肿瘤细胞对顺铂的敏感性。此外，SAP向纳米纤维的转化过程也可在细胞外发生，从而抑制肿瘤血管生成和转移。将纳米纤维转化与化疗相结合，可实现药物的持续释放，原位抑制肿瘤生长，并有效防止转移。可变形的嵌合肽用于细胞包封还可克服多药耐药性（MDR）。Zhang 等人报道，利用组织蛋白酶 B 转化为纳米纤维的嵌合肽（CTGP）可限制所负载的阿霉素（DOX）外排。该行为抑制了 P-糖蛋白介导的药物外排，从而克服了 MDR（图 7B）。此外，SAPs 还可通过响应配体-受体相互作用形成纳米纤维，阻断信号通路并表现出优异的抗肿瘤效果。这些转化后的纳米纤维还可用于高效阻断免疫检查点治疗中的 PD-1/PD-L1 相互作用，突破了传统方法阻断效率低的局限。 用于抗菌治疗的智能水凝胶 细菌感染，尤其是由耐药菌引起的感染，已引起研究人员的广泛关注。当用作药物递送系统时，SAPs（两亲性肽）能够实现抗生素的深层渗透、控释和靶向作用，从而降低给药剂量，提高药效，并减弱耐药性。Chmielewski 等人报道了一种可裂解的共轭物，具有高效的哺乳动物细胞穿透能力以及清除胞内病原菌的能力。该共轭物由卡那霉素与一种非膜破坏型抗菌肽（P14LRR）组成，可形成带正电的两亲性聚脯氨酸螺旋结构。此外，一些肽类物质，如阳离子宿主防御肽（CHDP），也被称为抗菌肽（AMPs），可通过直接杀灭细菌或影响宿主对感染的防御机制而发挥杀菌作用。SAPs 在对抗耐药性细菌感染方面具有巨大潜力。阳离子抗菌肽能与带负电荷的细菌膜相互作用，增加膜通透性，破坏细胞膜并释放细胞内容物。其他抗菌机制包括诱导DNA损伤、抑制蛋白质合成和酶活性，以及阻断细胞膜的合成。 开发能够有效靶向并杀灭细菌而不损伤哺乳动物细胞的分子响应型两亲性聚合物（SAPs）具有挑战性。由于细菌代谢和宿主免疫反应，细菌感染部位通常呈局部酸性环境。利用这一特性，Chan-Park 等人合成了对低pH值敏感的阳离子和阴离子肽聚糖共聚物，这些共聚物可自组装成纳米胶束，并暴露出抗菌阳离子肽。他们采用壳聚糖赋予该纳米胶束靶向功能。抗生素也可作为靶向剂使用，例如万古霉素能特异性结合革兰氏阳性菌细胞壁中的d-Ala-d-Ala序列。因此，已开发出多种针对特定细菌的诊断与治疗用SAPs。Wang等人设计了一种壳聚糖-肽偶联物（CPC），其结构包含壳聚糖骨架、末端带有PEG的酶可降解肽以及抗菌肽（KLAK）（图8A）。在明胶酶的作用下，CPC由纳米颗粒转变为纳米纤维。KLAK暴露的α-螺旋结构可与细菌发生多价协同静电相互作用，破坏细胞膜。这种形态转变提高了结合效率，实现有效富集、在感染部位持久滞留，并增强抗菌活性。配体-受体相互作用是靶向递送的理想选择。Wang等人设计了一种人防御素-6（HD6）模拟肽（HDMP），该肽可自组装成纠缠的纤维网络，捕获微生物病原体并阻止其入侵。配体肽序列RLYLRIGRR使HDMP相较于HD6具有更优异的识别功能，能够结合革兰氏阳性菌成分脂磷壁酸（LTA）。这一由配体-受体相互作用触发的转化过程，精确模拟了HD6的抗菌机制，在体内安全有效地抑制了革兰氏阳性菌感染。此外，还开发了基于SAPs的联合治疗策略。负载抗菌Ce³⁺的仿生SAPs在Ca²⁺驱动下可原位快速共组装形成水凝胶网络结构。该水凝胶通过阻断细菌感染减轻炎症反应，促进伤口愈合，从而实现止血和抗菌作用。 用于组织修复的智能水凝胶 组织修复主要涉及止血、感染与炎症、血管生成以及上皮再生。多种因素可作为分子响应型智能水凝胶（SAPs）的刺激信号，例如凝血过程中的转谷氨酰胺酶XIIIa、炎症部位的较高温度，以及参与缺血损伤和组织修复的基质金属蛋白酶（MMPs）。为实现有效组织修复，SAPs需被设计成能够自组装形成水凝胶，以递送生物活性物质、模拟细胞外基质（ECM），并促进组织修复。SAPs可作为载体，负载抗菌剂、血管内皮生长因子（VEGF）及神经生物活性配体，以维持健康的组织特异性微环境，并提供组织修复所需的必要细胞因子。 模拟细胞外基质（ECM）的水凝胶是组织修复中极具前景的材料。它们为细胞生长提供了良好的环境，支持多种细胞间及细胞与基质之间的相互作用，并促进细胞的增殖、分化、迁移和重编程。用于构建组织修复水凝胶的常见多肽序列包括RGD、IKVAV、YIGSR和RADA16。IKVAV和YIGSR属于层粘连蛋白衍生的肽基序家族，在细胞附着、迁移和黏附过程中发挥重要作用。其中，最常用于模拟ECM的肽是RGD，它最初来源于纤连蛋白，是调控细胞间以及细胞与细胞外基质之间通讯的关键因子。RGD可增强细胞的黏附、迁移和分化能力，与组织再生和胚胎发育密切相关。RADA16水凝胶则能够支持多种类型细胞的增殖与分化。 用于组织修复的SAP水凝胶可在多个方面应用，例如骨、软骨和神经再生。其响应特性使SAP能够更精准地定位在组织损伤部位。Rodziewicz-Motowidlo等人将肽纤维（QAGIVV）与通过中性粒细胞弹性蛋白酶敏感序列（AAPV）促进伤口再生的活性肽连接，形成一种肽杂合物。该杂合物在构建三维纤维支架的同时释放活性物质，从而促进组织修复和伤口愈合。QAGIVV可被其他肽纤维（如IKVAV）替代。内脏出血和穿透性创伤仍是急救治疗中的主要难题。对Ca²⁺和凝血因子XIIIa具有响应性的肽纳米纤维，在发生形态转变后展现出显著的抗炎和促进伤口愈合潜力。结合抗菌成分，水凝胶既能预防细菌感染，又能促进伤口愈合。与凝胶网络形成不同，刘等人开发了一种用于递送间充质干细胞来源的细胞外囊泡（MSC-EVs）的水凝胶递送系统，该系统在组织修复方面展现出巨大潜力。MMP-2敏感的SAP水凝胶延长了MSC-EVs的半衰期，并能在目标部位实现可控释放。与单独使用肽或囊泡相比，肽-囊泡复合物在促进内皮细胞增殖和血管生成方面表现出更优的疗效。本研究证实，释放囊泡的肽类水凝胶是一种极具前景的无细胞组织修复疗法（图8B）。 用于其他治疗应用的智能SAPs 由于其优异的特性，SAP已被广泛用于治疗多种疾病。肾内注射SAP可促进缺血-再灌注损伤后肾脏组织的修复；肝内注射SAP有助于缓解急性肝损伤引起的高氨血症及组织损伤；肺内注射SAP可在体外和体内实现囊性纤维化的基因修复。分子响应型SAP能够在病灶部位实现形态转变，因而具有高安全性、良好的靶向性和可控的药物释放特性。 基质金属蛋白酶（MMPs）在细胞外基质中过度表达，并与多种疾病相关，如癌症和心肌梗死（MI）。Christman 等人设计了响应MMP的肽-聚合物两亲分子用于治疗心肌梗死，这些分子可从离散的胶束纳米颗粒转变为网状支架结构。此类两亲分子在心肌梗死后能够靶向富集并长期滞留于心肌组织中，有望延缓或抑制左心室不良重塑的进展。智能SAPs提高了器官特异性给药的安全性。 泪液含有可溶性抗体、黏液蛋白、酶和离子等功能成分，在许多方面与血清相似。研究人员发现，葡萄膜炎患者泪液中的ALP表达水平显著高于无葡萄膜炎者。利用ALP指导的SAPs在泪液中的自组装，为治疗药物在病灶部位实现靶向且长期积累提供了一种有效策略。 智能SAPS用于靶向成像 医学影像技术在疾病的诊断和治疗中发挥着重要作用。影像学还用于长期随访，并对患者是否对治疗产生反应进行分层评估。通过实时监测肿瘤治疗过程，可提高肿瘤治疗的精准度，实现诊疗一体化，并获得积极的治疗效果。智能SAPs在影像中的应用可通过以下机制提升诊断的灵敏度和准确性：（1）SAPs响应组织或细胞特异性生物标志物，从而增强选择性；（2）SAPs在靶部位聚集，表现出与游离成像剂不同的药代动力学特性，从而提高信噪比；（3）SAPs可与聚集诱导发光（AIE）染料协同作用，进一步提升其灵敏度。目前，智能SAPs已应用于多种诊断模式，如磁共振成像（MRI）、光学成像（OI）、光声成像（PAI）以及多模态成像。每种成像技术均具有其独特优势，具体如下所述。 用于光学成像的智能SAPs 光学成像包括两种成像模式：生物发光成像和荧光成像。作为一种非侵入性成像技术，光学成像能够直观地监测活体生物体内细胞或基因的行为，尤其适用于临床前研究。该技术具有操作简便、结果直观、灵敏度高以及可标记对象广泛等优点。然而，荧光探针通常对靶标缺乏选择性。将荧光探针与靶向基序融合可解决这一问题。智能成像SAPs能够改善成像剂的药效动力学特性，实现组织特异性靶向，并防止洗脱效应和肾脏代谢。智能SAPs在目标部位受特定生物标志物触发后形成纳米颗粒，通过高度浓缩的染料显著提高信噪比（图9A）。 荧光探针与SAPs的特异性可通过响应生物体内的内部环境（如酶、pH值，或基因和蛋白质）来实现。Sun等人设计了一种两亲性多肽前体，可响应线粒体定位的酶SIRT5。该多肽进入线粒体后，其带负电荷的Ksucc基团被SIRT5酶水解，生成不带电荷的去琥珀酰化多肽，从而促进富含苯丙氨酸的多肽片段自组装。荧光团NBD在疏水性自组装环境中可产生强荧光，并增加线粒体活性氧水平，为基于线粒体局限性多肽自组装的SIRT5成像及潜在抗癌治疗提供了有效思路（图9B）。Sun等人还设计了一种酸激活型肽基形态转换纳米系统用于光动力治疗（PDT）（图4B）。由于酸性增强导致肽-卟啉偶联物（PWG）质子化，促使纳米颗粒转变为纳米纤维。给药后，这些纳米材料在肿瘤组织中检测到强烈的荧光信号，持续时间长达7天。这种原位纤维化转化策略实现了靶向的长期成像与治疗。 近红外染料具有深层组织穿透性和低光学损伤特性，已应用于活体成像，并主要用于原位自组装。由于近红外染料具有光热特性，常被用于影像引导的光热治疗。Wang 等人采用全碳氢肽链 stapling 策略增强肽的α-螺旋结构，并将其与近红外二区荧光探针（N2）偶联后自组装，实现了肿瘤成像。此外，在超分子聚合物（SAPs）上使用两种不同的荧光试剂可实现多种功能。Wang 等人构建了肽-花青素偶联探针（P-1Cy 和 P-2Cy），其中肽-花青素偶联物的识别基团可特异性识别X连锁凋亡抑制蛋白（XIAP），从而激活caspase-3/7酶。随后，caspase-3/7酶切割可酶解连接子（DEVE），导致Pr-1Cy或Pr-2Cy（分别为P-1Cy或P-2Cy的自组装残余物）在原位发生自组装。单个花菁（Pr-1Cy）或双花菁（Pr-2Cy）取代导致了不同的聚集方式，从而形成不同的能量转换模式，使P-1Cy成为近红外荧光成像探针，而P-2Cy则成为光热治疗剂。近红外染料成像还可用于精准成像引导的外科治疗，例如徐等人开发的TER-SA探针。该探针可在体内原位构建肽基纳米纤维，在肾脏中表现出排泄延迟效应，从而提高肿瘤成像的信噪比，实现高效肿瘤切除的引导。肿瘤特异性排泄延迟（TER）效应还能精确识别肉眼不可见的微小病灶（<1 mm），有助于实现完全肿瘤切除，并显著降低术后复发率，相较于传统手术，最终降低了肾细胞癌的术后复发率。这种高效的荧光探针适用于在代谢器官中通过精准成像引导的肿瘤手术。 与通常表现出聚集导致猝灭效应的传统荧光试剂不同，AIE分子在聚集状态下会发出增强且稳定的荧光。将SAPs与AIE染料结合可提高成像的灵敏度和稳定性。李等人设计并合成了可控制原位自组装的纳米结构肽-AIE偶联探针BIVE-TPE，用于细胞成像。BIVE-TPE由自组装肽-四苯乙烯（TPE）基团、成纤维细胞活化蛋白α（FAP-α）响应基团、亲水基团以及靶向基团组成。通过调控BIVE-TPE的组装过程，可显著限制TPE分子内的运动，从而使探针产生更高的荧光信号输出。肽与TPE形成的多种纳米结构能够增强探针在细胞表面的滞留和富集，并提供更优的成像窗口。AIE染料不仅可用于肿瘤细胞生物成像，还可用于指导手术的精准成像。Chang 等人提出了一种高效的荧光探针 MPA-Ph-R-FFGYSA，其中 YSA 肽段可特异性识别癌细胞膜和肿瘤血管中过表达的 EphA2 受体。该肽因“FFG”具有优异的自组装性能而发生自组装。“FFG”结构使得 AIE 发光分子（MPA-Ph-R-COOH）在 EphA2 集群中更紧密地聚集，从而使发光剂排列更加致密，表现出更高的荧光转换率和灵敏度。这种高效的荧光探针适用于精准成像。此外，AIE 染料在细菌成像与治疗方面也展现出巨大潜力。Yang 等人设计了一种用于检测细菌 ALP 活性的荧光探针（TPEPy-Py）。含有磷酸化酪氨酸的肽可被细菌 ALP 去磷酸化，去磷酸化后肽偶联物的疏水性增强，使其在细菌表面自组装形成纤维状结构，从而触发 AIE 发光分子的荧光信号。此外，Liu 等人还提出了一种用于革兰氏阳性菌感染诊断与治疗的探针。万古霉素与AIEgen肽偶联物可特异性结合革兰氏阳性菌，触发苯丙氨酸-苯丙氨酸（FF）二肽的自组装，从而激活AIEgen的荧光并同时增强活性氧（ROS）的生成。AIEgen与SAPs的整合为疾病诊断和治疗提供了一种潜在策略。 用于磁共振成像的智能水凝胶 磁共振成像（MRI）具有高空间分辨率、良好的软组织成像效果以及三维空间成像能力。然而，由于MRI的灵敏度较低，通常需要使用对比剂来提高其对肿瘤与正常组织之间差异的检测灵敏度。MRI对比剂可分为纵向弛豫对比剂（T1加权）和横向弛豫对比剂（T2加权），以下将分别介绍这两种对比剂的应用。 T1试剂通过水分子中氢原子核与顺磁性金属离子的直接作用缩短T1弛豫时间，具有高信号强度和相对明亮的T1加权图像，适用于观察和解剖结构。Accardo等人设计了一种基于钆配合物的MRI造影剂，将Gd配合物连接至PEG8-(FY)3聚合肽的一端。该肽在水中可自组装形成交叉β纳米结构，并在浓度超过1.0 wt%时形成柔软的水凝胶，从而促进信号分子（Gd³⁺）的聚集。作为磁共振超分子造影剂，它提升了诊断成像的固有分辨率。Li等人基于超分子自组装策略设计了一种T1加权MRI探针（GFV），其中抗生素万古霉素作为探针靶向金黄色葡萄球菌。由于π–π堆积作用，探针中的自组装基序可形成纳米聚集体，同时T1信号分子（Gd³⁺）也能被聚集，使探针具有较高的纵向弛豫率（r1）。该探针可用于细菌感染的诊断以及治疗药物的实时监测。 T2试剂通过干扰外部局部磁场环境的不均匀性，缩短T2弛豫时间，使邻近的氢质子快速产生双相弛豫。T2加权图像呈暗色，信号强度较低。T2成像有利于病变观察，并对含水组织具有较高的敏感性。朱等人设计了超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs），将自组装肽与SPION结合，并修饰功能肽IKVAV以追踪干细胞。掺杂IKVAV序列的纳米纤维可诱导神经前体细胞快速且选择性地分化为神经元。该肽显著提高了大鼠间充质干细胞（MSCs）在支架表面的附着能力，增强了SPION悬浮液的稳定性，并促进了MSCs对SPION的摄取。使用SPION作为对比剂进行干细胞追踪，提高了横向弛豫率（r2）和MRI成像效率。 T1/T2双模态MRI造影剂在磁共振成像中具有更高的弛豫率。Wang等人设计了一种酶响应性聚合物肽-卟啉偶联物PPPC，其结构包含超支化聚合物主链、通过酶可切割的肽-聚乙二醇末端连接的自组装肽、细菌靶向肽以及卟啉声敏剂（MnTCPP）片段。当PPPC纳米颗粒到达基质金属蛋白酶过度表达的细菌感染区域时，PEG保护层被清除，导致光敏剂因自组装而聚集。结合T1和T2 MRI技术有助于监测声敏剂卟啉的累积情况。当纳米颗粒浓度达到最低抑菌浓度（MIC）时，即可启动超声治疗以精准处理细菌感染。该MRI引导系统表现出更强的组织穿透深度、药物浓度监测能力、形态转化诱导积累效应，并提升了对耐药菌的治疗效果（图9C）。 用于光声成像的智能SAPs 光声成像（PAI）是一种无创且不产生电离辐射的成像技术。它通过结合光学成像的高对比度特性和超声成像的高穿透深度特性，实现对组织的高分辨率、高灵敏度成像。 已开发出多种基于近红外染料（如ICG、卟啉和花青素）的光声成像（PAI）探针。作为PAI造影剂，它们由于具有低自发荧光、深层组织穿透性和最小光散射等优势，相比传统成像技术可提供更高的分辨率。这些光敏剂还可用于光热治疗，通过将光能转化为热能来杀灭癌细胞，因此可用于成像与治疗的整合。刘等人设计了一种多功能纳米系统，实现肿瘤的光声成像及化学-光热联合治疗。在卟啉光热效应的刺激下，癌细胞对酪氨酸酶抑制剂类化疗药物更敏感，从而促进组蛋白乙酰化并诱导细胞凋亡。此外，在光声图像引导的温和热疗辅助下，单次注射后化学-光热联合治疗的肿瘤抑制率高达70%，显著降低了化疗所需剂量，同时实现了成像功能。 除了基于近红外染料的探针外，光声成像（PAI）还可通过响应性前体实现。Wang 等人设计了一种自组装纳米凝胶，以二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒作为无机核心，在纳米界面处通过原位酰胺化诱导质子化过程，构建出一种功能化的多肽凝胶——二赖氨酸配位铁（Fe(Lys)₂）修饰的自组装纳米凝胶（SiO₂@MCSGs）。该 SiO₂@MCSGs 具备超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。当负载底物 2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺（ABTS）后，SiO₂@MCSGs-ABTS 能将肿瘤微环境（TME）中的 O₂ 转化为 H₂O₂ 中间产物，随后依次催化 ABTS 氧化为在近红外波段具有强吸收特性的氧化态产物，从而成为理想的 PAI 对比剂。这种自组装纳米凝胶模拟物 SiO₂@MCSGs-ABTS 在肿瘤光声成像中展现出巨大潜力。 用于多模态成像的智能SAPs 多模态成像结合了多种成像技术的优势，克服了单一成像技术的不足，基于高灵敏度和高分辨率提供更详细、准确的诊断信息，从而改进诊疗方法。 张等人设计了一种双靶向双成像探针（Cy5.5-SAPD-99mTc），用于胶质母细胞瘤的治疗。该环状七肽包含RGD归巢基序和线粒体靶向基序，分别靶向caspase3-整合素和KLAK促凋亡基序，通过产生活性氧并激活caspase-3诱导癌细胞凋亡。同时，将近红外荧光染料用于光学成像，以及β/γ发射放射性核素用于SPECT成像，均连接至修饰后的环状七肽上，实现了胶质母细胞瘤的双模态成像与临床治疗。双模态成像可用于靶向肿瘤部位及血管，从而为动脉粥样硬化患者带来益处。曹等人设计了一种纳米探针，通过双模态成像监测动脉粥样硬化中新生血管的生成。他们利用静电作用将吲哚菁绿（ICG）包覆在RGDfk肽上，构建了人血清白蛋白（HSA）纳米探针（ICG-HSA-RGDfk NPS，简称IHR-NPs）。由于HSA具有天然的生物相容性，因此被用作药物载体。RGDfk肽靶向整合素αvβ3，ICG作为优良的血管造影剂。在1720 nm激发波长下对体内脂质进行成像，从而实现动脉粥样硬化所致血管的IVPA/IVUS双模态成像。 结论与展望 SAPs连接了化学、材料科学和生命科学等多个跨学科研究领域。SAPs的有序结构源于分子之间通过非共价相互作用（包括氢键、π-π堆积以及静电、疏水和范德华力）产生的协同效应。这些非共价相互作用有助于形成β-折叠、α-螺旋或PAs结构，进而促进更高层次结构的形成，如纳米球、纳米纤维和纳米线。 分子响应型智能水凝胶（SAPs）可对外部（光、磁场）和内部（pH值、酶、活性氧ROS和温度）刺激产生响应。在内部刺激中，pH值、酶和温度响应已被广泛应用于SAPs，其响应性能主要取决于肽本身的特性；而ROS响应型SAPs则需要引入可被ROS裂解的化学键。在外部刺激中，光是最常用的刺激因素，推动了光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT）的发展。此外，一些研究者已成功利用受体与配体之间高度特异的结合特性开发出SAPs。SAPs可被编程实现双响应或多响应的形态转变，从而实现靶向成像与治疗。SAPs的形态变化源于其分子内及分子间相互作用平衡的重新调整。SAPs的设计应以功能为导向，通过引入不同组分可实现多种功能。借助被动或主动靶向，SAPs可在靶部位富集，提高载药浓度并增强治疗效果。响应性转化的纳米颗粒可暴露活性位点，并提高SAPs的细胞内化效率。而靶向部位转化后的纳米纤维则能延长滞留时间，干扰细胞器功能，阻断受体-配体识别，抑制肿瘤转移，形成细胞外基质或促进细胞生长。SAPs在抗肿瘤、抗菌治疗、组织修复和成像方面具有广阔的应用前景。 目前已有大量关于SAPs的临床前和临床研究。EAK16和RADA16是用于手术以及构建纳米纤维支架以实现细胞修复与再生的最广泛应用的SAPs。其中，SAP RADA16作为外科止血剂（PuraStat）和生命科学研究试剂（PuraMatrix）上市销售。PuraMatrix由3-D Matrix公司直接销售，并通过康宁（Corning）、VWR、Fisher Scientific等经销商分销。从零开始设计或结合成熟的SAPs来开发响应性刺激的SAPs，有助于我们获得智能治疗/成像系统。目前虽然已发现许多有效的肽类物质，但真正进入临床应用的却相对较少。智能SAPs有助于解决这一局限性问题。例如，目前已发现超过5000种天然和合成的抗菌肽（AMPs），但仅有8种获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的批准。将AMPs整合到智能SAPs中，可有效改善其在体内的稳定性差及副作用等问题。目前一些智能SAPs已进入临床试验阶段。例如，P11-4（Ac-QQRFEWEFEQQ-NH2）可在低pH条件下自组装形成具有水凝胶外观的β-折叠淀粉样纤维，可用于仿生矿化、牙釉质再生以及口腔护理剂。 尽管SAP研究已取得显著进展，但仍面临诸多挑战，包括：（i）由于体内复杂环境导致的靶向部位外出现不期望的形态转变；（ii）缺乏用于体内自组装过程实时反馈的成熟方法和工具；以及（iii）在缺乏特定刺激（如过表达酶、低pH值等）的组织或器官中应用SAP。总之，必须采用更精细的设计来实现体内自适应组装及精确的超结构调控。需要开发能够表征并准确控制自组装动态行为的工具与方法，同时应发展更具特异性的刺激-响应机制，以提高安全性和响应效率。有必要研发可在缺乏特定刺激条件下实现富集和形态转变的方法，而配体-受体/细胞因子响应型SAP是一种有前景的选择。未来，通过向自然界学习，可开发出智能型SAP，造福人类社会。 参考文献：doi.org/10.1021/acsnano.3c01452 扫码联系我们 电话：18455186404 微信：salepeptide 定制多肽，肽库生物

多肽偶联药物（Peptide Drug Conjugates, PDC）是一种新兴的靶向治疗药物，由肿瘤靶向肽、连接子和细胞毒药物三部分组成。这种独特的结构设计使PDC兼具了多肽药物的高选择性和化疗药物的高效杀伤能力，成为一种极具潜力的抗肿瘤治疗策略。其中，肿瘤靶向肽作为PDC的核心组件之一，负责识别并特异性结合肿瘤细胞表面的受体分子，从而实现对肿瘤组织的精准定位。连接子则充当了桥梁的作用，将靶向肽与细胞毒药物共价连接，并在适当条件下释放药物分子以发挥药理作用。此外，细胞毒药物通常具有较高的毒性，通过与传统化疗药物类似的机制干扰癌细胞的代谢过程或破坏其遗传物质，最终导致癌细胞死亡。由此可见，PDC的各个组成部分相辅相成，共同决定了其最终的靶向递送效率和治疗效果。 近年来，国内外针对PDC药物的研究取得了显著进展。早期研究主要集中在探索肿瘤靶向肽与细胞毒药物的结合方式及其稳定性，以及如何优化连接子的设计以提高药物在体内的循环稳定性。随着研究的深入，科学家们逐渐将目光转向更具针对性的新型肿瘤靶向肽开发与细胞毒药物的应用。近期研究更是进一步拓展了PDC药物的应用范围，包括针对HER2低表达胃癌的新型靶向药物研发，以及联合免疫治疗策略的探索。这些研究成果不仅推动了PDC药物的临床转化，也为未来药物设计提供了重要参考（表1为部分临床阶段在研PDC药物）。以下从多个角度解析其最新展望。 图1：临床阶段在研PDC药物 PDC药物组成-肿瘤靶向肽-部分 肿瘤靶向肽的主要分类与来源 肿瘤靶向肽段主要负责识别肿瘤细胞表面过表达的受体或抗原，引导药物富集。根据其来源和功能，主要分为以下几类： ➖  生物活性来源肽： 肽类激素：如促性腺激素释放激素（GnRH），其受体在乳腺癌、前列腺癌等实体瘤中过度表达。利用其天然的高特异性和亲和力，可有效减少脱靶效应。 天然产物趋化肽：如从蝎子毒液中分离的氯毒素（Cltx），具有强大的肿瘤靶向和抗血管生成能力；以及由天然产物衍生的截短肽（如SOR-C13），保留了受体识别所需的最小活性片段，具有更低的合成成本和更优的物理化学性质。 ➖  功能导向肽： 细胞靶向肽（CTPs）：通过特异性结合肿瘤相关抗原引发受体介导的内吞作用，靶向精度高（如靶向整合素αvβ3的iRGD肽）。 细胞穿透肽（CPPs）：依靠穿膜能力促进药物内化，但特异性较差，目前多倾向于将其与CTPs结合以提高靶向性。 肿瘤靶向肽研发的新技术与趋势 为了克服天然多肽易被蛋白酶降解、体内半衰期短的局限，研究人员开发了多种结构优化策略： ➖  环化修饰与D-型氨基酸替换：线性肽环化或引入D-型异构体，可显著提高多肽对蛋白酶的抗性，增强受体结合亲和力与选择性。 ➖  多价性与双特异性设计：通过合成间隔适当的连接子构建二聚体肽，可显著提升亲和力；双特异性融合肽可同时结合同一蛋白质的不同结构域，提高靶向和结合效率。 ➖  肽的卤化修饰：在特定位置插入卤素（如氟、氯、溴），可调节多肽的药理活性，增强靶点选择性并降低脱靶毒性。 ➖  pH响应肽（如pHLIP）：这类多肽在低pH值的肿瘤微环境中能发生构象改变（如形成α螺旋），并将载荷精准插入细胞膜，实现肿瘤微环境特异性的靶向递送。 未来发展趋势： ➖  精准度与亲和力提升：通过结构改造和AI辅助，进一步提升多肽对靶点的识别精准度。 ➖  多功能集成：未来的靶向肽不仅用于递送药物，还可能同时具备肿瘤穿透能力和免疫原性激活功能（如PD-1模拟肽），实现联合治疗。 ➖  拓展载荷适配性：随着新型靶向肽的开发，肿瘤靶向肽&连接子将不仅限于传统的细胞毒性药物，还能更广泛地适配蛋白降解剂（PROTAC）、表观遗传调节剂、寡核苷酸及放射性核素等多种载荷，为“难以成药”的靶点提供新策略。 PDC药物组成－连接子部分 连接子的作用与分类 连接子作为PDC药物的关键组成部分，在肿瘤靶向肽与细胞毒药物之间起到桥梁作用，其设计直接影响药物的稳定性、靶向性及药效发挥。连接子的主要功能是将具有高度特异性的肿瘤靶向肽与强效的细胞毒药物共价结合，同时确保药物在血液循环中的稳定性以及在肿瘤微环境中的有效释放。根据连接子在体内的降解行为，可将其分为可裂解连接子（cleavable linker）和不可裂解连接子（non-cleavable linker）。可裂解连接子通常包含对特定生物环境敏感的化学键，如酸敏感键、酶敏感键或还原敏感键，这些键能够在肿瘤组织特有的微环境中发生断裂，从而释放细胞毒药物。相比之下，不可裂解连接子通过稳定的化学键将肿瘤靶向肽与药物连接，仅在肿瘤靶向肽被降解后才释放药物，这种设计有助于减少非特异性释放带来的脱靶毒性。不同类型连接子的选择需综合考虑药物的作用机制、靶点特性以及治疗需求，以实现最佳的治疗效果。 可裂解连接子的特点与应用 可裂解连接子因其能够在体内特定环境下降解的特性，成为PDC药物设计中广泛应用的一类连接方式。这类连接子通常包含对酸性pH值、蛋白酶活性或高还原电位等肿瘤微环境特征敏感的官能团。例如，酸敏感连接子如腙键和缩醛键，在肿瘤组织的酸性环境中能够迅速断裂，从而触发药物释放。酶敏感连接子则利用肿瘤组织中过表达的特定酶类（如基质金属蛋白酶）切割连接子，实现对药物释放的空间控制。此外，还原敏感连接子（如二硫键）在细胞内高还原电位环境下发生断裂，进一步提高了药物释放的特异性和效率。可裂解连接子的优势在于其能够精准调控药物释放，减少系统毒性，并提高药物的抗肿瘤活性。然而，这类连接子的设计也面临挑战，例如如何在保证降解敏感性的同时维持足够的血浆稳定性，以避免药物在非靶部位的提前释放。因此，优化可裂解连接子的化学结构和稳定性仍是当前研究的重要方向。 不可裂解连接子的特点与应用 不可裂解连接子以其卓越的稳定性在PDC药物设计中占据重要地位，其核心特点是在生理条件下保持高度的化学惰性，从而确保药物在血液循环中的完整性。与可裂解连接子不同，不可裂解连接子依赖于抗体的内吞和降解过程来释放药物，这一机制使得药物释放更加依赖于靶细胞的特异性摄取，从而降低了脱靶毒性的风险。常见的不可裂解连接子包括酰胺键、硫醚键和肽键等，这些化学键在体内环境中表现出极高的稳定性，能够有效避免药物在非靶部位的提前释放。然而，这类连接子也存在一定的局限性，例如药物释放速度较慢可能导致疗效延迟，以及由于抗体降解不完全而引发的潜在毒性问题。因此，在实际应用中，需根据药物的作用机制和治疗需求合理选择连接子类型，以平衡稳定性与药效之间的关系。 PDC药物组成-细胞毒药物部分 细胞毒药物的杀伤机制 细胞毒药物作为PDC药物的关键组成部分，其核心作用在于通过特异性或非特异性的分子机制干扰肿瘤细胞的生存和增殖。这类药物主要通过两种方式发挥杀伤作用：一是干扰肿瘤细胞DNA复制过程，从而阻断细胞分裂；二是抑制蛋白质合成，削弱肿瘤细胞的代谢活性。在DNA复制过程中，细胞毒药物可通过与DNA双链结合或插入碱基对之间，导致DNA结构变形或功能丧失，进而引发细胞凋亡。例如，某些DNA损伤剂能够诱导DNA链断裂，激活细胞内修复机制，当修复失败时则导致细胞死亡。此外，部分细胞毒药物通过抑制微管蛋白的聚合或解聚，破坏纺锤体形成，从而阻碍有丝分裂的顺利进行。这种多靶点的杀伤机制使得细胞毒药物在抗肿瘤治疗中具有显著的优势，同时也为其与其他治疗手段的联合应用提供了理论基础。 不同类型细胞毒药物特点 目前，常用于PDC药物的细胞毒药物主要包括微管抑制剂（包括微管稳定剂和微管去稳定剂）和DNA损伤剂两大类，它们在作用靶点、杀伤效果及副作用方面各具特点。例如，微管稳定剂紫杉醇及其衍生物通过促进微管聚合并稳定微管结构，导致肿瘤细胞停滞于有丝分裂中期，最终引发细胞凋亡。然而，这类药物的非特异性结合可能导致神经系统毒性、骨髓抑制等副作用，限制了其临床应用剂量。相比之下，DNA损伤剂通过直接作用于DNA分子，诱导DNA链断裂或交联，从而引发细胞死亡。典型的DNA损伤剂如阿霉素和喜树碱衍生物，具有较强的杀伤效果，但其毒副作用同样不容忽视，包括心脏毒性和骨髓抑制等。因此，在选择细胞毒药物时，需综合考虑其作用机制、疗效及安全性，以实现最佳的治疗效果。 细胞毒药物的选择与优化 首先，在PDC药物的设计中，细胞毒药物的选择与优化是确保药物疗效和安全性的关键环节。首先，细胞毒药物的选择需根据肿瘤类型及其生物学特性进行个性化设计。例如，针对快速增殖的实体瘤，可选用作用于DNA复制或转录过程的细胞毒药物；而对于生长缓慢的肿瘤，则可能更适合选择影响微管稳定性的药物。其次，通过结构修饰和化学优化，可显著改善细胞毒药物的药代动力学性质和毒性特征。例如，研究人员通过引入亲水性基团或优化分子结构，提高了某些细胞毒药物的水溶性，从而减少了其在体内的非特异性分布和毒性。此外，近年来基于计算机辅助设计的虚拟筛选技术也为细胞毒药物的优化提供了新的思路，通过模拟分子与靶点的相互作用，可快速鉴定出具有潜在活性的化合物。这些研究不仅推动了细胞毒药物的开发，也为PDC药物的整体性能提升奠定了重要基础。 未来发展趋势 未来PDC药物的研究将聚焦于新型肿瘤靶向肽、连接子以及细胞毒药物的开发，同时探索更加完善的联合治疗策略。在肿瘤靶向肽研发领域，新的多肽合成技术为肿瘤靶向肽的改造提供了新的可能性，有望进一步提升肿瘤靶向肽的特异性和亲和力。连接子的设计则倾向于开发更具智能响应特性的材料，例如在肿瘤微环境中特异性降解的可裂解连接子，以减少全身毒性并提高药物释放效率。此外，针对细胞毒药物的优化，研究者正致力于通过结构修饰增强其稳定性和杀伤效果，同时降低副作用。在联合治疗方面，PDC药物与免疫检查点抑制剂、化疗等其他治疗手段的结合显示出巨大潜力，未来研究需进一步阐明其协同作用机制并优化联合治疗方案，以实现更高效的肿瘤控制。 结语 PDC药物作为新型的药物偶联物，通过将高特异性的肿瘤靶向肽与强效细胞毒药物通过连接子偶联，实现了对肿瘤细胞的精准杀伤。其药物组成包括肿瘤靶向肽、连接子和细胞毒药物三部分，每一部分均对药物的整体性能起着至关重要的作用。基于当前PDC药物管线的快速发展以及市场需求的增长，未来PDC药物市场有望迎来显著扩张。根据全球药物研发趋势分析，靶向治疗药物正逐步取代传统化疗药物成为主流治疗选择，而PDC药物凭借其优异的靶向性和安全性，在这一趋势中占据重要地位。预计到2030年，全球PDC药物市场规模将超过500亿美元，其中抗肿瘤药物仍将是主要驱动力，但自身免疫性疾病和神经退行性疾病等新适应症的拓展将进一步推动市场增长。 九洲药业现有多肽平台可满足PDC药物的Peptides工艺开发与GMP生产。并且偶联药物平台已建立了较完整的Linker+Payload化合物库，同时具备针对不同Linker和Payload的工艺开发与GMP生产能力。 九洲药业在PDC领域已具备从研发到商业化生产的一体化业务服务能力，客户分布全球。我们将通过技术平台和产能的持续优化，为客户提供更完善更优质的业务服务。 参考文献 2024年美国临床肿瘤学会（ASCO） Peptide-drug conjugates (PDCs): a novel trend of research and development on targeted therapy, hype or hope? Acta Pharmaceutica Sinica B, 2023, 13(2):498-516.任文杰；周昊；刘梦瑶；李帅；史潇瑀；刘文涛*.细胞靶向肽在多肽偶联药物中的研究进展[J].精细化工中间体,2023,53(2):1-7. WANG Xue-dan, GAO Wen-jing, CHEN Mao-long, HAN Zhi-jian, MA Ya-ping, WANG Yu-en, MA Jian-ping. Strategies and research advances in enhancing the therapeutic efficacy of peptide-drug conjugates for tumor treatment[J]. Acta Pharmaceutica Sinica, 2025, 60(7): 2072-2083. 各公司官网 免责声明 本公众号注明原创的内容权利均属九洲药业所有，未经授权，不得擅自使用或许可他人使用。如需获得授权，请和九洲药业提前联系。已获得授权的，应在授权范围内使用，并注明来源且不得再全部或部分转授权他人。 本公众号对转载、分享的内容、陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的合法性、准确性、可靠性或完善性提供任何明示或暗示的保证，该等内容版权归原作者所有，仅供学习参考之用，若对转载、分享的内容有任何权利疑问，烦请联系九洲药业。