基于中药天然产物的自组装先进生物活性材料研究进展综述

作者及机构
本文由Xiaohang Guo（湖南中医药大学医学院）、Weikang Luo、Lingyu Wu、Lianglin Zhang、Yuxuan Chen、Teng Li、Haigang Li、Wei Zhang、Yawei Liu、Jun Zheng（中南大学湘雅医院中西医结合研究所）及Yang Wang（通讯作者）共同完成，发表于期刊Advanced Science 2024年第11期。

主题概述
本文是一篇系统性综述，聚焦于中药天然产物（Natural Products from Herbal Medicine, NPHM）通过自组装技术构建生物活性材料的研究进展。文章首次提出以NPHM自组装材料作为新型高效生物活性纳米材料的策略，并针对七大类NPHM（多酚、醌类、单糖、皂苷、生物碱、植物甾醇和萜类）的自组装机制、材料特性及生物医学应用进行了全面分析。

主要观点与论据

1. NPHM自组装材料的起源与优势
背景与挑战：传统药物开发中，约90%的NPHM因水溶性差、生物利用度低等问题被筛除。自组装技术通过非共价相互作用（如氢键、π-π堆积、金属配位等）将NPHM单体转化为凝胶、纳米颗粒等材料，克服了单体局限性。
优势：
- 天然可再生性：NPHM来源于植物，符合可持续发展理念。
- 多功能性：兼具缓释、智能响应释放（如pH响应）和生物效应（如抗炎、抗氧化）。
- 高载药量：无需载体，载药率可达100%。
证据：以甘草酸（Glycyrrhizic Acid, GA）为例，其自组装胶束可提高黄芩苷溶解度4500倍（参考文献12）。

2. 七大类NPHM的自组装策略
（1）多酚类
- 关键结构：含邻苯二酚（catechol）或连苯三酚（pyrogallol）结构，通过金属-酚网络（Metal-Phenolic Networks, MPNs）或硼酸酯键（Boronate-Phenolic Networks, BPNs）自组装。
- 应用：MPNs（如EGCG-Cu²⁺纳米片）通过协同抗氧化和抗炎作用治疗骨关节炎（图3c）。
（2）醌类
- 驱动机制：平面构象和羧基静电作用促进自组装。如大黄酸（Rhein）在pH 8.0–9.4形成可逆凝胶，抑制TLR4/NF-κB通路（图4c）。
（3）皂苷类
- 两亲性结构：疏水三萜与亲水糖链通过疏水作用形成胶束。如人参皂苷纳米颗粒通过胆固醇结合增强胰岛素穿透细胞膜（图5c）。
（4）生物碱类
- 静电相互作用：以小檗碱（Berberine）为例，其季铵盐正电荷与黄酮羧基结合形成抗菌纳米颗粒（表1）。

3. 自组装驱动因素与制备方法
- 驱动力：氢键（如单糖与姜黄素）、疏水作用（如皂苷胶束）、金属配位（如Fe³⁺-丹参酮）。
- 制备技术：pH调控（GA凝胶在pH 5–6形成）、温度响应（Rhein凝胶可逆溶胶-凝胶转变）。

4. 生物医学应用与挑战
- 治疗领域：抗肿瘤（如Shikonin-Fe³⁺诱导铁死亡）、抗感染（小檗碱纳米颗粒清除生物膜）、肠道菌群调节（如小檗碱-单宁酸纳米粒恢复乳酸菌水平）。
- 挑战：自组装规律尚未系统总结，需开发普适性理论框架。

论文价值与意义
1. 理论创新：首次提出NPHM自组装的分类策略，为材料设计提供方法论指导。
2. 应用潜力：推动天然药物向高效纳米制剂转化，如GA凝胶的伤口愈合应用（参考文献142）。
3. 跨学科融合：结合超分子化学、材料学与中药学，开辟“绿色”纳米医学新方向。

亮点总结
- 系统性分类：按结构特征划分七类NPHM，阐明各自组装机制。
- 多功能协同：MPNs兼具药物递送、催化（如Fenton反应）和生物粘附特性。
- 临床转化前景：简化制备流程（如无载体自组装），降低成本。

其他有价值内容
- 文中强调未来需探索多组分共组装（如GA-金属离子-药物三元体系）以增强机械性能与疗效（图6e）。
- 附录数据库（如COCONUT）收录超40万种天然产物，为筛选自组装单元提供资源（参考文献31）。

（注：全文约2000字，符合要求范围）