一、硫酸软骨素的功能与生理功能

1. 硫酸软骨素有何功能？（作为材料的功能）

当把硫酸软骨素作为一种“材料”使用时，我们看重的是它以下特性：

靶向功能： 硫酸软骨素是CD44受体的天然配体之一。CD44受体在许多癌细胞（如乳腺癌、肺癌、结肠癌）和发炎的病变部位会过度表达。因此，用CS修饰的药物或纳米颗粒可以实现对这些病变部位的主动靶向，提高治疗效果，减少副作用。

稳定性和水溶性： CS是一种亲水性多糖，能显著提高疏水药物（如ICG）在水中的溶解度和稳定性，防止其聚集和降解。

生物降解性： CS可以被体内溶酶体中的软骨素酶降解，生成无毒的寡糖或单糖。这意味着基于CS的递送系统是可生物降解的，不会在体内长期蓄积。

药物载体骨架： CS的长链结构可以作为骨架，通过化学键合或物理包裹来负载药物、基因或显像剂。

2. 硫酸软骨素的生理功能（在人体内的天然角色）

在人体内，硫酸软骨素是结缔组织的重要组成部分，其主要生理功能包括：

 结构支撑与润滑： 它是关节软骨、骨骼、皮肤、血管壁等组织细胞外基质的重要成分。在关节中，它能吸引水分，为软骨提供润滑和抗压缩能力。

 细胞信号调控： 它通过与多种生长因子、细胞因子和细胞表面受体（如CD44）相互作用，参与调控细胞的粘附、增殖、迁移和分化。

 组织修复： 在伤口愈合和组织再生过程中，CS通过调节炎症反应和促进细胞增殖来发挥作用。

一、ICG-硫酸软骨素实验构建流程

方案一：物理包裹法（以纳米颗粒为例）

此方法不形成新的化学键，主要利用CS和ICG之间的静电相互作用和疏水作用，将ICG包裹在CS自组装形成的纳米颗粒中。

步骤流程：

材料准备：

 硫酸软骨素 水溶液（溶于去离子水或PBS）。

ICG 溶液（溶于DMSO或水）。

交联剂，如三聚磷酸钠，用于离子交联。

 混合与自组装：

 在磁力搅拌下，将 ICG溶液 缓慢滴加到 CS溶液 中。

CS链上的负电荷与ICG分子上的正电荷部分发生静电吸引。

同时，CS作为两亲性聚合物（亲水骨架和部分疏水区域）和疏水的ICG分子在水中通过疏水作用力发生自组装，开始形成纳米颗粒的雏形。

 交联与固化：

 向上述混合液中滴加 TPP溶液。TPP带有多价负电荷，会与带正电的CS链（在酸性条件下氨基质子化）或通过电荷中和与CS交联，使纳米颗粒结构更加稳定和致密，将ICG更好地包裹在内。

 纯化与收集：

将反应液通过透析（截留分子量大于纳米颗粒）或超速离心，去除未包裹的游离ICG、小分子交联剂和有机溶剂，得到纯化的 ICG-CS纳米颗粒。

 通过动态光散射仪测定其粒径和电位，通过紫外-可见光分光光度计根据标准曲线计算ICG的包裹率和载药量。

 方案二：化学共价结合法

此方法通过形成稳定的酰胺键，将ICG共价连接到CS分子链上，生成一种聚合物前药。

步骤流程：

材料准备：

 硫酸软骨素。

 ICG： ICG分子上含有磺酸基和游离的氨基，这个氨基是参与反应的关键基团。

 活化剂： 最常用的是EDC和NHS。

 活化CS的羧基：

将CS溶解在MES缓冲液（pH ~5.5）中。

加入 EDC 和 NHS，在室温下避光反应一段时间。

EDC首先与CS链上葡萄糖醛酸单元的羧基反应，生成一个不稳定的中间体，这个中间体在NHS存在下会转变为更稳定的NHS活性酯。

此步骤的目的是将CS的羧基转变为更容易与氨基反应的活性形式。

共价偶联ICG：

 将溶解在DMSO中的 ICG 溶液缓慢加入到上述活化后的CS反应液中。

将反应体系的pH调节至7.5-8.5（通常用硼酸盐或Tris缓冲液），这个pH环境有利于氨基对NHS酯的亲核攻击。

 ICG分子上的氨基会攻击CS链上的NHS活性酯，形成稳定的酰胺键，从而将ICG共价连接到CS链上。

在室温下避光搅拌反应数小时。

4、纯化与收集：

将反应液转移到透析袋中，在避光条件下用去离子水透析数天，彻底去除未反应的ICG、EDC、NHS副产物以及有机溶剂。

最后将透析后的溶液进行冷冻干燥，得到蓝绿色的 ICG-CS复合物 固体粉末。

可通过核磁共振氢谱或傅里叶变换红外光谱验证酰胺键的形成。