Angew. Chem. :单一组分供体实现超声触发一氧化碳/硫化氢协同释放

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气体递质(Gasotransmitters)主要包括一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S),作为重要的内源性气体分子,在生理过程中扮演重要角色,然而由于生理环境的复杂多变性,往往多种气体分子之间的联合才能实现生理功能。不同气体递质在生理和病理条件下的协同作用,使得两种或多种气体递质的共同递送体系受到越来越多的关注。


目前,关于单一气体递质的体内递送研究较多,而多种气体递质的联合治疗一般基于不同单一气体递质分子的组合;以这种组合的方式联合递送受限于不同供体分子的激活方式、生物分布、药代动力学和释放剂量等问题,造成对气体递质联合治疗作用理解的复杂化,进而影响对治疗效果的评估。发展单一载体分子通过相同触发方式实现多种气体递质的联合递送是简化上述过程的关键。


在之前的研究中,中国科学技术大学胡进明课题组通过可见光触发实现了单一分子协同递送NO和CO (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, e202112782)。为了在组织深层次实现多种气体的联合递送,近期他们团队利用硫取代3-羟基黄酮衍生物分子作为单组分供体分子,通过超声触发实现了CO和H2S的协同递送,并发现这种协同递送在抗金黄色葡萄球菌骨关节炎感染中具有很好的治疗效果。



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图1. PSHF聚合物的制备及其对细菌性骨关节炎的治疗

作者发现,硫取代3-羟基黄酮衍生物相较于氧取代3-羟基黄酮不仅提高了分子对超声的响应性而且硫取代3-羟基黄酮衍生物在超声触发下可以实现CO和H2S的协同释放。结合光谱气相色谱测试确定了CO和H2S的释放,并对该分子实现CO和H2S的共释放机制进行了解释,即在超声条件下,溶液中产生1O2使硫取代3-羟基黄酮衍生物开环释放CO,中间体发生水解继而释放H2S,结合液质联用测试对上述机制进行了验证。

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图2. PSHF超声下CO和H2S共释放测试及释放机制。

基于PSHF材料在超声(1.0 W/cm2)激活下,可以联合释放CO和H2S,并表现出对金黄色葡萄球菌显著的抗菌活性及对脂多糖(LPS)诱导的巨噬细胞炎症抑制。在大鼠细菌性骨关节炎模型中,协同CO和H2S的抗菌和抗炎作用,实现了对模型疾病的优异治疗效果,本研究为制备单一组分两种供体释放材料提供了一种可行的方法。


本工作得到了国家自然科学基金委、科技部重点研发计划和中国科学技术大学培育基金等资助。

文信息

A Single-Component Dual Donor Enables Ultrasound-Triggered Co-release of Carbon Monoxide and Hydrogen Sulfide

Mengdan Zhang, Jian Cheng, Zhiqiang Shen, Paiyu Lin, Shenggang Ding, and Jinming Hu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202314563

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