不少癌症疗法源自于细菌与病毒，但由于它们在进入人体后容易快速降解或失去活性，所以选择合适的传递方式相当重要；其中，一种高分子聚合物水凝胶（hydrogel）因为有 3D 结构、含有大量水份且可对外界刺激物产生反应，所以近年来受到科学家关注，成为传递抗癌药物的潜在载体。
水凝胶的应用挑战？
水凝胶能对环境的 pH 值或温度产生反应，所以只要模拟肿瘤微环境的情形，就可精准控制药物释放的时机与位点。然而，要同时对多种外界刺激做出反应，再兼顾降解功能十分困难，所以水凝胶仍只能对单一要素仅行反应，使其在癌症治疗上有所侷限。
日前，由东京理科大学教授 Akihiko Kikuchi 所带领的团队发表研究指出，透过组合乙二醇（ethylene glycol）、二氧化丙烯醚（diglycidyl ether）与胱胺（cystamine），成功开发出能对肿瘤微环境多项因素进行反应与降解的水凝胶。这不仅能让医生精准下药，也可作为肿瘤切除手术后清理残留癌细胞的工具，该物质也能快速代谢出人体，推动癌症精准医学的进程。相关研究刊登于《Journal of Controlled Release》。
新型水凝胶的 5 大特色
新型水凝胶的特性大约有 5 点。首先，肿瘤微环境因糖解作用（glycolysis），其 pH 值莫约 5.5 至 6.5 之间，而新型水凝胶因拥有三级结构的胺基酸，所以可对特定 pH 值做出反应；再来，它也具备低温膨胀，感应到体温时缩小的特性。第三，水凝胶会因双硫键（disulfide bonds）破裂，变成分子重量的水溶性寡聚物（water-soluble oligomer），所以更容易排泄出人体，较不会残留。
第四，研究团队在进行功效检测时也发现，水凝胶的药物载量可借由调整温度改变聚合物网络（polymer network）来个人化，而静电交互作用（electrostatic interaction）与结构也可确保药物在传递过程中不受水凝胶膨胀、缩小干扰。最后，水凝胶释放药物的时机只会在接近符合肿瘤微环境的状态时，可做到氧化还原反应（redox responsive），所以能达到精准投药。
临床应用潜力大
该水凝胶将能提供医生一种个人化药物传递的新方式，正如 Kikuchi 教授所说的：“水凝胶也可望在肿瘤切除手术后在特定位置消灭残留癌细胞，使其成为更强大的治疗工具”。
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1. Journal of Controlled Release, 2021; 331: 1 DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.01.011
2. https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/archive/20210406_1912.html
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