隨著核技術的廣泛使用，如何對電離輻射引起的急性損傷進行有效防護已經成為一項重要研究課題。當電離輻射作用于機體時，會產生大量活性氧自由基，可以破壞細胞內的關鍵組分，如脂質、蛋白、RNA和DNA等，引起細胞、組織損傷甚至機體死亡。目前，常見的輻射防護劑主要為小分子藥物，普遍存在水溶性差、毒副作用嚴重和生物半衰期短等缺陷，從而限制了它們在臨床中的進一步應用。因此，研發安全、高效的輻射防護藥物，對降低核突發事件及醫療中的輻射危害具有重要意義。
針對小分子輻射防護劑存在的問題，蘇州大學華道本教授團隊報道了一種含硒高分子藥物應用于高效輻射防護的新策略。該團隊前期研究發現，高分子納米藥物載體能明顯改善小分子藥物的水溶性和生物相容性，延長其血漿半衰期并增強作用效果。因此，通過活性自由基可控聚合，將乙烯基苯基硒醚(VSe)和N-(2-羥乙基)丙烯酰胺(HEA)進行共聚，制備了兩親性含硒高分子藥物可直接用于輻射防護(圖1)。其中疏水性的硒醚基團可清除活性氧自由基，發揮輻射防護作用，同時被氧化為親水性的硒亞砜或硒砜。與小分子輻射防護劑相比，該高分子藥物毒性低，血液內循環時間長，單次給藥即可高效輻射防護。
圖1：高分子藥物的合成路線及放射防護原理圖。(Copyright 2020, American Chemical Society)
該工作通過單次用藥進行了動物體內輻射防護研究(圖2)。對C57BL/6小鼠進行8 Gy全身輻照前，同樣硒濃度的高分子藥物和商業化的小分子藥物依布硒相比，高分子藥物可提高動物的照后生存率至30%，同時有效緩解急性輻射引起造血系統損傷，而該劑量下依布硒無明顯輻射防護效果。小鼠接受8 Gy全身照射后第7天，高分子藥物可減輕急性輻射引起的外周血細胞數量下降程度;照射后第30天，高分子藥物處理組小鼠的外周血紅細胞和血小板數量可基本恢復至對照組小鼠水平。單次給藥即可達到有效輻射防護效果能夠大大提高給藥的便利性及患者的順應性，為高分子藥物的進一步應用奠定了基礎。
圖2：(A)8 Gy全身照射后小鼠30天存活率;照射后不同時間點小鼠外周血(B)紅細胞，(C)白細胞和(D)血小板數量變化。(Copyright 2020, American Chemical Society)
同時對高分子藥物的藥代動力學進行了分析(圖3)。發現其血漿清除半衰期可達10小時，明顯優于商業化小分子藥物依布硒(3小時)。高分子藥物中的HEA部分具有抵抗非特異性蛋白吸收的能力，且藥物本身表現為中性表面電荷，因此可有效延緩高分子藥物被網狀內皮吸收從而延長其半衰期。高分子藥物在小鼠主要器官中保留時間可達72小時，可以起到長效輻射防護作用。另外，研究發現高分子藥物在接受8 Gy全身輻照后的小鼠體內半衰期縮短至7小時。這是由于兩親性的含硒醚高分子藥物清除ROS之后被氧化為親水性的含硒亞砜高分子或含硒砜高分子，藥物的水溶性增加導致半衰期縮短和代謝速度加快，這種現象可能有效提升高分子藥物的生物安全性。
圖3：(A)高分子藥物和依布硒的血漿清除半衰期;cy5.5熒光標記的高分子藥物在小鼠不同器官的(B)體外熒光圖像及(C)熒光強度定量結果。(Copyright 2020, American Chemical Society)
該論文的第一作者為蘇州大學放射醫學與輻射防護國家重點實驗室的博士生王璐，通訊作者為華道本教授，相關成果以“Strategy for Highly Efficient Radioprotection by a Selenium-Containing Polymeric Drug with Low Toxicity and Long Circulation”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, DOI:10.1021/acsami.0c14000。
