AbMole小课堂 | SBE-β-CD（磺丁基醚-β-环糊精）：从助溶剂到纳米递送载体的多功能应用

磺丁基醚-β-环糊精（SBE-β-CD，AbMole，M4837）是一种聚阴离子环状寡糖，含有可形成环状结构的吡喃葡萄糖单元。SBE-β-CD目前主要作为助溶剂和生物活性物质的递送载体应用于科研领域。AbMole为全球科研客户提供高纯度、高生物活性的抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、靶点蛋白、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。

一、SBE-β-CD的作用机制

环糊精（CD）是由直链淀粉经酸解环化生成的产物。生成的环状低聚物，常见α-CD（AbMole，M5082）、β-CD（AbMole，M5083）、γ-CD（AbMole，M10260），分别含 6、7、8个吡喃葡萄糖分子，其中，β-CD具有特殊的环状结构，可以形成一种截锥体，内部为一个疏水性空腔，外表面则具有亲水性，这种特性使其成为最常用的助溶剂之一，β-CD的内部空腔可有效装载各种疏水性分子，以增加其溶解度。而SBE-β-CD（磺丁基醚-β-环糊精，AbMole，M4837）是由β-CD经磺丁基醚化修饰而得到的衍生物，这种修饰赋予了其独特的性质：较高的溶解度、更高的稳定性和生物相容性。另外一方面，SBE-β-CD还带有负电荷，能与带正电荷的小分子激动剂/抑制剂通过静电引力相互作用。

图 1. SBE-β-CD的环形结构

二、SBE-β-CD的科研应用

1. SBE-β-CD：功能强大的助溶剂

许多小分子激动剂或抑制剂水溶性差，这在一定程度上限制了它们的应用。SBE-β-CD可通过包裹作用提升其溶解度。例如，在Voriconazole（UK-109496）的溶解和动物实验注射中，SBE-β-CD（磺丁基醚-β-环糊精）与聚乙烯醇（PVA）联合使用，能显著提高药物的溶解度和稳定性^[1]。此外，SBE-β-CD还被用于多种难溶性化合物的负载，例如Nateglinide（AbMole，M3415）、Clozapine（AbMole，M3417）、Melflufen（AbMole，M10853）等^[1]。

图 2. SBE-β-CD的截锥状结构和科研应用^[2]

2. SBE-β-CD用于提高激动剂或抑制剂的稳定性

SBE-β-CD（Sulfobutylether-β-Cyclodextrin，AbMole，M4837）通过包裹小分子激动剂或抑制剂，可保护后者免受外界因素的影响，提高化学稳定性。在一些对光、热敏感的激动剂或抑制剂体系中，SBE-β-CD的包裹可降低其降解速率，延长保存期限。例如SBE-β-CD与Clopidogrel（Clopidogrelum）形成复合物后，能显著提高在水溶液中的稳定性，使其更少受水解、热降解和光解的影响^[3]。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。

3. SBE-β-CD参与组装纳米递送系统

携带负电荷的SBE-β-CD（Sulfobutylether-β-Cyclodextrin，AbMole，M4837）可以和带正电荷的纳米材料通过静电吸引，自发形成纳米颗粒。例如与壳聚糖（CS）结合可产生具有缓慢释放效果的纳米颗粒^[3]。也有文献通过CS/SBE-β-CD组成的纳米颗粒可负载Ibrutinib（PCI-32765，AbMole，M1825）^[4]、Levocabastine（AbMole，M7888）^[5]、Idebenone（AbMole，M3400）^[6]，这些纳米系统被用于抗肿瘤、抗真菌或消炎的研究。

图 3. SBE-β-CD形成纳米颗粒的示意图^[2]

4. SBE-β-CD参与形成水凝胶系统

通过静电作用，SBE-β-CD（磺丁基醚-β-环糊精，AbMole，M4837）还可形成水凝胶系统。SBE-β-CD的加入被证实赋予了水凝胶更强的活性分子封装能力和受控释放性能。有文章报道含有SBE-β-CD/玻尿酸（HA）的水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性^[7]。

图 4. SBE-β-CD与HA形成水凝胶^[7]

5. SBE-β-CD用于分析化学

在分析化学中，SBE-β-CD （磺丁基醚-β-环糊精，AbMole，M4837）可作色谱分离的添加剂。因其对不同结构化合物有选择性包合能力，因此能改善色谱分离效果，提高分离度和选择性。许多方法被开发，在SBE-β-CD的帮助下实现分离手性分子。此外，SBE-β-CD还可以通过对固定相和液-液萃取的修改来促进酶的分离。

图 5. SBE-β-CD 作为色谱分离的添加剂^[2]

三、范例详解

Cell Rep. 2023 Jul 25;42(7):112690.

中科院上海生物化学与细胞生物学研究所的实验人员在上述文章中发现了与AKT1直接相互作用的蛋白：XAF1（XIAP 相关因子）。XAF1可通过阻断AKT1 K63连接的泛素化来抑制AKT1的膜定位和随后的T308磷酸化依赖性激活。重要的是，XAF1 缺陷导致小鼠组织中AKT的激活，并且Xaf1基因缺失小鼠对高脂肪饮食诱导的代谢异常具有抵抗力。野生型XAF1的过表达可抑制小鼠前列腺中的原位肿瘤生长。此外，实验人员还进一步发现了FOXO1-XAF1轴在AKT激活和调节中形成双负反馈回路。在实验中，科研人员使用了AbMole的两个产品：SBE-β-CD（磺丁基醚-β-环糊精，Sulfobutylether-β-Cyclodextrin，AbMole，M4837））和MK2206（AbMole，M1837），分别作为助溶剂和Akt1/2/3抑制剂^[8]。

图 6. XAF1与AKT1之间的互相作用^[8]

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参考文献

[1] V. J. Stella, R. A. Rajewski, Sulfobutylether-β-cyclodextrin, International journal of pharmaceutics 583 (2020) 119396.

[2] Jiaqi Huang, Xiaofeng Wang, Ting Huang, et al., Application of sodium sulfobutylether-β-cyclodextrin based on encapsulation, Carbohydrate polymers 333 (2024) 121985.

[3] C. V. Pardeshi, R. V. Kothawade, A. R. Markad, et al., Sulfobutylether-β-cyclodextrin: A functional biopolymer for drug delivery applications, Carbohydrate polymers 301(Pt B) (2023) 120347.

[4] L. Zhao, B. Tang, P. Tang, et al., Chitosan/Sulfobutylether-β-Cyclodextrin Nanoparticles for Ibrutinib Delivery: A Potential Nanoformulation of Novel Kinase Inhibitor, Journal of pharmaceutical sciences 109(2) (2020) 1136-1144.

[5] F. Ricci, G. F. Racaniello, A. Lopedota, et al., Chitosan/sulfobutylether-β-cyclodextrin based nanoparticles coated with thiolated hyaluronic acid for indomethacin ophthalmic delivery, International journal of pharmaceutics 622 (2022) 121905.

[6] F. De Gaetano, N. d'Avanzo, A. Mancuso, et al., Chitosan/Cyclodextrin Nanospheres for Potential Nose-to-Brain Targeting of Idebenone, Pharmaceuticals (Basel, Switzerland) 15(10) (2022).

[7] Li Yuan Zhou, Yan Hong Wang, Rong Rong Pan, et al., Optimized-dose lidocaine-loaded sulfobutyl ether β-cyclodextrin/hyaluronic acid hydrogels to improve physical, chemical, and pharmacological evaluation for local anesthetics and drug delivery systems, 57(13) (2022) 7068-7084.

[8] M. Chen, K. Wang, Y. Han, et al., Identification of XAF1 as an endogenous AKT inhibitor, Cell reports 42(7) (2023) 112690.