海洋生物资源作为一种可持续利用的再生性资源,为我们提供了丰富的海洋化合物特别是海洋特征糖类,已经成为寻找和发现海洋创新药物的重要源泉。
1. 基于海洋天然活性多糖的糖聚合物设计、合成与功能研究
海洋活性糖类化合物具有单糖组成特异及类糖胺聚糖的聚阴离子结构特点,能与生物体多种功能蛋白结合,在抗病毒、抗凝血、抗肿瘤和降血糖等方面展现出独特的生物活性和功能。然而由于海洋天然多糖结构相对比较复杂,目前针对完整结构多糖的全合成研究仍挑战较大。近年来,我们先后建立微波辅助的高效可控开环聚合反应,先后完成了海洋褐藻来源岩藻聚糖硫酸酯(Fucoidan)和海参来源岩藻糖基化硫酸软骨素(FCS)等系列海洋活性多糖的模拟合成研究,并在抗凝血和抗病毒活性评价方面取得系列进展。
2. 活性特征寡糖的化学与酶法合成研究
对于结构明确的活性特征寡糖,课题组聚焦于开发其高效的化学与酶法合成策略,开展活性构效关系和系统药效学研究,为寡糖药物的发现提供关键先导分子。我们利用化学酶法合成策略制备了系列结构明确的硫酸乙酰肝素(HS)寡糖,其能够较强结合BACE-1,具有开发成BACE-1抑制剂的巨大潜力。通过自由基聚合(FRP)与化学酶法合成联用技术,我们首次建立了高效制备结构明确的HS聚合物的反应体系,并获得系列结构新颖的HS聚合物,其中HS三糖聚合物与晚期糖基化终产物受体(RAGE)结合活性最强,KD值为0.3 nM,具有开发成RAGE蛋白拮抗剂的潜力。基于硫酸乙酰肝素、肝素和低分子量肝素相关药物研发工作,获2019年山东省科技进步二等奖。
3. 海洋糖基生物医用材料与创新药物研发
海洋生物活性多糖结构功能多样,被广泛应用于生物医用材料的研发。我们设计开发了上层具有纳米银的抗菌活性和下层能够促进伤口愈合的双层敷料,研究发现该双层敷料呈现出更好的促表皮成熟、降低炎症细胞等特性。此外,我们还基于褐藻胶-StarPEG交联、β-甲壳素和褐藻胶-胶原蛋白交联等系列水凝胶生物材料,被成功应用于3D细胞培养、表皮组织和神经系统修复的功能材应用领域。在纳米药物递释领域,我们以半乳糖分子作为肝癌过表达去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)的靶向分子,结合肿瘤低pH微环境等特点,设计开发了肝癌靶向纳米载体,成功用于抗肿瘤药物递送及缓释。