近日，厦门大学药学院霍帅东教授与德国莱布尼兹材料研究所（DWI–Leibniz Institute for Interactive Materials）Andreas Herrmann教授团队合作，在利用机械力精准调控药物活性领域取得新突破。相关研究成果以“Mechanochemical bond scission for the activation of drugs”为题发表于最新一期的《自然》子刊Nature Chemistry（《自然-化学》）。
药物的低选择性往往会带来不必要的毒副作用。要想彻底克服这一问题，需要在分子层面实现对药物活性的精准调控，从根本上消除药物本身带来的不良影响。随着机械力化学（Mechanochemistry）领域的兴起和快速发展，机械力逐渐展现出其在分子水平调控化合物化学性质的优势和潜力，为实现药物活性的精确调控提供了可能。
在此项成果中，研究人员利用超声机械力化学，通过三种不同策略分别实现了对弱共价键或非共价键的选择性断裂，首次实现了对聚合物或纳米结构中小分子化疗药物的精准激活。第一种策略是依靠以抗癌药喜树碱（CPT）为中心的二硫化聚合物，超声机械力的施加可选择性切断二硫键，使其转化为硫醇并促进分子内5-exo-trig环化作用，从而释放并活化喜树碱分子。第二种策略依赖于RNA适配体与其靶分子的结合作用。其中，实验合成的高分子量多适体可与多个抗生素新霉素B（Neomycin B）或巴龙霉素（Paromomycin）结合并抑制其活性。超声机械力的施加可破坏结构中的非共价键作用，进一步导致RNA主链的部分共价键断裂，从而释放并激活药物分子。第三种方法则是基于对机械力敏感的前药组装体中万古霉素（Vancomycin）与其短肽靶序列之间的超分子结合作用。超声机械力的施加可选择性破坏结构（聚合物-纳米颗粒或纳米颗粒-纳米颗粒）中的多氢键作用，从而在分子层面激活抗生素药物分子的活性。
该项成果是利用机械力在分子层面实现药物活性精准调控的首次报道，提供了一种极限精准的治疗策略。值得一提的是，英国利物浦大学的Roman Boulatov教授在同期News & Views专栏对该工作进行了亮点评述，其中他提到：“These results offer a promising approach that can be tailored to diverse molecular structures of modern pharmaceuticals”。该项研究不仅有助于发展基于超声力化学的药物活化治疗新策略，为解决当前医学领域的重要难题提供新思路，更有利于加深人们对机械力在微观生命活动中扮演重要角色的进一步理解。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41557-020-00624-8
评述链接：https://www.nature.com/articles/s41557-020-00623-9
