作为美国食品和药物管理局(FDA)批准的唯一一种限制糖摄入量的药物，α-葡萄糖苷酶抑制剂对单糖(如葡萄糖和果糖)无效。目前也还没有药物被批准或在临床研究中限制果糖的摄入量。

对于糖的摄取，胃肠道是多糖和双糖通过酶解消化成单糖的主要地方，单糖从肠腔运输到上皮，然后进入血液。考虑到这些生理事实，如果能添加糖结合单元的聚合物，以结合下消化道环境(pH>6.8)中的多糖、二糖和单糖，从而阻止它们的酶解和吸收，也许能允许未消化的糖作为粪便从体内排出。口服的合成聚合物或可作为治疗剂被FDA批准，其安全性要求与静脉给药或植入物不同，因为它们在胃肠道内不被吸收，并且没有血药浓度。

根据上述设想，上海交通大学张诗宜教授课题组开发了一种含硼酸的聚合物纳米复合物(Nano-Poly-BA)，将所有的糖类吸收到二元醇/硼酸摩尔比远大于1的纳米复合物中，以防止糖在肠道中的吸收，并且该纳米复合物本身无吸收、无毒。测试了四种碳水化合物和三种现实食物(可乐、蓝莓酱和粥)，Nano-Poly-BA在野生型、1型和2型糖尿病小鼠模型中显示出显著的餐后血糖降低。在果糖诱导的非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD）小鼠模型中，Nano-Poly-BA可显著降低肝脏脂肪生成。这种固糖的纳米复合物可以帮助糖尿病前期、糖尿病、超重甚至健康的人控制糖的摄入量。

该工作以“Orally administered saccharide-sequestering nanocomplex to manage carbohydrate metabolism disorders”为题发表在近日的《Science Advances》上。

【文章亮点】

1) 口服聚合物纳米复合物(Nano-Poly-BA) 通过对所有类型的糖起到动态共价纳米螯合剂的作用来阻止糖在胃肠道中的吸收。

2) 目前可用的聚合物螯合剂都是基于离子对之间的静电相互作用，因此，只需要1M聚合物离子就可以去除1M不需要的离子。利用硼酸-二元醇结合的动态交换功能和自组装纳米结构的包封性，研究者们让纳米复合物(Nano-Poly-BA)中的二元醇/硼酸摩尔比远大于1，为糖提供结合的平台。

3)Poly-BA上的负电荷和/或PEG单元具有不吸收和无污染的特性，从而提供零血药浓度和理想的安全配置。Poly-BA在水中自组装成纳米结构，并作为海绵通过动态成键吸收大量糖类。

4) Nano-Poly-BA减少了糖的胃肠道摄入量，覆盖了所有类型的糖，可能为那些不喜欢注射或易患低血糖的患者提供一种新的选择。特别是对于肾功能受损的患者，全身用药是禁忌的，因为它们需要肾脏排泄，增加了已经受损的肾脏的负担。Nano-Poly-BA作为一种口服未吸收药物，可以帮助这些患者控制餐后血糖，而不会对肾脏造成进一步的损害。

图1. 纳米复合物(Nano-Poly-BA)对全类型的糖隔离在下消化道，减少他们的消化与吸收。

图2. 基于含硼酸聚合物文库的结构-性能关系研究以优化糖结合性能和无污染性能。

图3. Nano-Poly-BA在模拟肠道环境中防止糖消化和葡萄糖吸收的体外评价，在小鼠体内的生物分布和急性毒性研究。

图4. Nano-Poly-BA对野生型、1型糖尿病和2型糖尿病小鼠的降血糖作用。

图5. 控制果糖水平预防肝脏脂肪变性。

参考文献：

Xin Zhao, Huijun Zhang, Jiacheng Li, Meng Tian, Juanjuan Yang, Songxuan Sun, Qixin Hu, Liu Yang, Shiyi Zhang*. Orally administered saccharide-sequestering nanocomplex to manage carbohydrate metabolism disorders. Sci. Adv. 2021, 7, eabf7311. DOI: 10.1126/sciadv.abf7311

论文链接：

https://advances.sciencemag.org/content/7/14/eabf7311