不少癌症療法源自於細菌與病毒，但由於它們在進入人體後容易快速降解或失去活性，所以選擇合適的傳遞方式相當重要；其中，一種高分子聚合物水凝膠（hydrogel）因為有 3D 結構、含有大量水份且可對外界刺激物產生反應，所以近年來受到科學家關注，成為傳遞抗癌藥物的潛在載體。
水凝膠的應用挑戰？
水凝膠能對環境的 pH 值或溫度產生反應，所以只要模擬腫瘤微環境的情形，就可精準控制藥物釋放的時機與位點。然而，要同時對多種外界刺激做出反應，再兼顧降解功能十分困難，所以水凝膠仍只能對單一要素僅行反應，使其在癌症治療上有所侷限。
日前，由東京理科大學教授 Akihiko Kikuchi 所帶領的團隊發表研究指出，透過組合乙二醇（ethylene glycol）、二氧化丙烯醚（diglycidyl ether）與胱胺（cystamine），成功開發出能對腫瘤微環境多項因素進行反應與降解的水凝膠。這不僅能讓醫生精準下藥，也可作為腫瘤切除手術後清理殘留癌細胞的工具，該物質也能快速代謝出人體，推動癌症精準醫學的進程。相關研究刊登於《Journal of Controlled Release》。
新型水凝膠的 5 大特色
新型水凝膠的特性大約有 5 點。首先，腫瘤微環境因醣解作用（glycolysis），其 pH 值莫約 5.5 至 6.5 之間，而新型水凝膠因擁有三級結構的胺基酸，所以可對特定 pH 值做出反應；再來，它也具備低溫膨脹，感應到體溫時縮小的特性。第三，水凝膠會因雙硫鍵（disulfide bonds）破裂，變成分子重量的水溶性寡聚物（water-soluble oligomer），所以更容易排泄出人體，較不會殘留。
第四，研究團隊在進行功效檢測時也發現，水凝膠的藥物載量可藉由調整溫度改變聚合物網路（polymer network）來個人化，而靜電交互作用（electrostatic interaction）與結構也可確保藥物在傳遞過程中不受水凝膠膨脹、縮小干擾。最後，水凝膠釋放藥物的時機只會在接近符合腫瘤微環境的狀態時，可做到氧化還原反應（redox responsive），所以能達到精準投藥。
臨床應用潛力大
該水凝膠將能提供醫生一種個人化藥物傳遞的新方式，正如 Kikuchi 教授所說的：「水凝膠也可望在腫瘤切除手術後在特定位置消滅殘留癌細胞，使其成為更強大的治療工具」。
延伸閱讀：改造巨噬細胞來抗癌！ CAR-M 的機遇及挑戰參考資料：
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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