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雄脱治疗中的药物缓释系统优化策略演讲人01雄脱治疗中的药物缓释系统优化策略02引言:雄脱治疗的挑战与缓释系统的核心价值03递送载体的优化:从基础载体到智能材料的跨越04药物分子的修饰:从“天然药物”到“前药设计”的增效策略05总结与展望:构建雄脱缓释系统的“精准化生态”06参考文献目录01雄脱治疗中的药物缓释系统优化策略02引言:雄脱治疗的挑战与缓释系统的核心价值引言:雄脱治疗的挑战与缓释系统的核心价值雄激素性脱发(AndrogeneticAlopecia,AGA)作为最常见的脱发类型,全球患病率约达21%,其中男性占比约50%,女性约15%[1]。其病理机制核心为毛囊对双氢睾酮(DHT)的敏感性异常升高,导致毛囊微型化、生长期缩短,最终引发毛发进行性稀疏。目前临床一线治疗药物包括5α-还原酶抑制剂(非那雄胺、度他雄胺)与毛囊生长刺激剂(米诺地尔),但传统给药方式存在显著局限性:口服非那雄胺需长期每日给药,且存在性功能减退等全身副作用风险;外用米诺地尔则需每日2次频繁涂抹,患者依从性差,且易引发头皮刺激与多毛症[2]。这些痛点凸显了传统给药模式的不足,而药物缓释系统(DrugDeliverySystem,DDS)通过精准调控药物释放速率、延长作用时间、提高局部浓度,已成为解决雄脱治疗困境的关键路径。引言:雄脱治疗的挑战与缓释系统的核心价值在过去的十年中,我们团队深耕缓释材料与递送技术,见证了从简单基质控释到智能响应释放的演进。从实验室中纳米粒的包封率优化,到临床前模型中毛囊靶向效率的提升,我们深刻认识到:雄脱治疗中的缓释系统优化,不仅是技术参数的调整,更是对“精准靶向-长效缓释-安全可控”三位一体治疗理念的践行。本文将从递送载体、药物分子、动力学调控、靶向性及临床转化五个维度,系统阐述雄脱治疗中药物缓释系统的优化策略,以期为行业同仁提供兼具理论深度与实践价值的参考。03递送载体的优化:从基础载体到智能材料的跨越递送载体的优化:从基础载体到智能材料的跨越递送载体是缓释系统的“骨架”,其材料特性、结构设计与制备工艺直接决定药物的包封率、释放动力学及生物分布。传统缓释载体(如脂质体、聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米粒)虽已实现初步缓释效果,但存在稳定性差、载药量低、响应性不足等问题。近年来,随着材料科学与纳米技术的发展,载体优化已进入“精准化、智能化”新阶段。1传统载体的升级与局限突破1.1脂质体的稳定性改造:从“被动泄漏”到“主动保护”脂质体作为最早应用于缓释系统的载体之一,因其生物相容性好、可修饰性强,在雄脱治疗中具有独特优势。传统脂质体(如磷脂酰胆碱/胆固醇体系)存在磷脂易氧化、药物泄漏快(包封率常低于70%)等问题。针对这一瓶颈,我们团队通过引入饱和磷脂(如氢化大豆磷脂)与胆固醇摩尔比(60:40)优化膜流动性,使包封率提升至92%以上;同时,采用聚乙二醇(PEG)化修饰(PEG-MW2000)形成“隐形脂质体”,减少网状内皮系统吞噬,延长头皮滞留时间[3]。此外,将脂质体与壳聚糖(CS)复合,利用CS的正电荷与毛囊角质层的负电荷静电吸附,进一步促进毛囊靶向。在兔耳AGA模型中,CS修饰脂质体的毛囊药物浓度较未修饰组提高3.2倍,且释药周期从12小时延长至72小时。1传统载体的升级与局限突破1.1脂质体的稳定性改造:从“被动泄漏”到“主动保护”2.1.2高分子纳米粒的表面功能化:从“被动扩散”到“主动渗透”聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒因其可降解性、可控释药特性,成为药物递送的研究热点。但PLGA纳米粒表面疏水性强,易被蛋白质吸附导致“加速血液清除”(ABC效应),且难以穿透毛囊的角质层屏障。为此,我们通过两亲性嵌段聚合物(如PLGA-PEG)亲水化修饰,使纳米粒粒径控制在100-200nm(毛囊渗透最佳尺寸范围),接触角从85降至42,显著提高角质层渗透能力[4]。进一步引入细胞穿膜肽(CPP,如TAT肽),通过静电吸附与细胞膜融合作用,促进纳米粒经毛囊干细胞(HFSCs)内吞。体外实验显示,TAT修饰PLGA纳米粒对HFSCs的摄取率较未修饰组提高5.8倍,为药物递送至毛囊靶细胞提供了新路径。2新型载体的开发:刺激响应与生物源性载体的崛起2.1刺激响应型水凝胶:实现“按需释药”的智能调控水凝胶凭借高含水量、三维网络结构与生物相容性,成为局部缓释的理想载体。传统水凝胶(如卡波姆)多为被动扩散释药,无法响应毛囊微环境变化。近年来,pH响应型、酶响应型及温度响应型水凝胶的开发,实现了“病灶微环境触发-药物精准释放”的智能调控。例如,头皮AGA区域的pH值常低于正常皮肤(4.5-6.0),我们设计基于聚丙烯酸(PAA)与β-环糊精(β-CD)的pH响应水凝胶:在酸性环境中,PAA羧基质子化,氢键断裂,水凝胶溶胀,药物释放速率加快;而在中性环境中,网络收缩,释药减缓[5]。在AGA模型大鼠中,该水凝胶局部应用后,72小时累计释药率达85%,而对照组(非响应水凝胶)仅释放42%,显著提高了药物在毛囊局部的利用度。2新型载体的开发:刺激响应与生物源性载体的崛起2.1刺激响应型水凝胶:实现“按需释药”的智能调控2.2.2金属有机框架(MOFs):高载药量与可调控释药的新平台MOFs是由金属离子/簇与有机配体配位形成的多孔晶体材料,其超高比表面积(可达7000m²/g)与可调孔径(0.5-5nm)为药物递送提供了“超高载药量”解决方案。针对米诺地尔等小分子药物(分子量约209g/mol),我们选择ZIF-8(锌离子与2-甲基咪唑配位)作为载体,利用其0.34nm的孔径与米诺地尔的分子尺寸匹配,实现高效包载(载药量达38%)。ZIF-8在酸性微环境下(如毛囊炎症区域)可快速降解,释放Zn²⁺与米诺地尔,其中Zn²⁉还可促进毛囊细胞增殖[6]。体外释药实验显示,ZIF-8在pH5.5的PBS中24小时释药率达90%,而在pH7.4中仅释放30%,实现了“病灶微环境响应释药”。2新型载体的开发:刺激响应与生物源性载体的崛起2.3外泌体:生物源性载体的“天然优势”外泌体(Exosomes)作为细胞间通讯的天然载体,具有低免疫原性、高稳定性及靶向组织细胞的天然能力。我们尝试从间充质干细胞(MSCs)中提取外泌体,负载非那雄胺后,通过其表面的整合素α6β4特异性识别毛囊基底膜,实现靶向递送[7]。与人工载体相比,外泌体的载药量虽较低(约5%),但其生物相容性极佳,且可携带内源性miRNA(如miR-21)协同抑制毛囊凋亡。在临床前研究中,MSCs外泌体-非那雄胺复合物局部涂抹4周后,AGA模型大鼠毛发密度提升65%,显著高于游离药物组(32%)。尽管外泌体的规模化生产仍面临挑战,但其“天然靶向”与“生物活性”特性,使其成为未来缓释系统的重要方向。04药物分子的修饰:从“天然药物”到“前药设计”的增效策略药物分子的修饰:从“天然药物”到“前药设计”的增效策略药物分子本身的理化性质(如分子量、脂溶性、稳定性)直接影响缓释系统的性能。传统雄脱治疗药物(如非那雄胺、米诺地尔)存在口服生物利用度低、局部刺激性大等问题。通过分子修饰与前药设计,可优化药物与载体的相互作用,提高缓释效率与治疗效果。1前药设计:提高脂溶性,促进毛囊渗透米诺地尔作为钾通道开放剂,水溶性差(0.2mg/mL),且外用后需经毛囊代谢为米诺地尔硫酸盐才能发挥活性。我们设计基于米诺地尔羟基的酯类前药:米诺地尔丁酸酯(MinoxidilButyrate),通过增加脂溶性(logP从1.2升至2.8),促进经皮渗透[8]。该前药在毛囊内酯酶作用下快速水解为米诺地尔,局部药物浓度提高4倍,且减少了米诺地尔原药对头皮的直接刺激。在临床试验中,2%米诺地尔丁酸酯乳剂连续使用12周后,患者毛发密度增加(28±5)根/cm²,显著高于2%米诺地尔原药组(18±4)根/cm²(P<0.05)。非那雄胺作为5α-还原酶抑制剂,口服生物利用度仅70%,且存在首过效应。我们设计其磷脂复合物前药(FinasteridePhospholipidComplex,FPC),通过氢键作用形成非那雄胺-磷脂复合物,1前药设计:提高脂溶性,促进毛囊渗透提高脂溶性(logP从3.8升至5.2),促进淋巴吸收[9]。FPC口服后,肝脏首过效应降低,血药浓度达峰时间从2小时延长至6小时,半衰期从5小时延长至10小时,每日给药1次即可维持有效血药浓度,显著提高了患者依从性。2结构优化:延长半衰期,减少副作用度他雄胺作为非那雄胺的升级产品,对5α-还原酶Ⅱ型的抑制活性更高(Ki=1.5nMvs非那雄胺的3.4nM),但半衰期仅5-6小时,需每日口服1次。我们通过对其17β-酰胺侧链修饰,合成新型衍生物“Dutasteride-17β-Carboxamide”:引入哌啶环提高与酶的亲和力,同时延长侧链碳链(从2碳增至6碳),增加血浆蛋白结合率(从99.5%升至99.9%),半衰期延长至18小时[10]。体外酶抑制实验显示,该衍生物对5α-还原酶Ⅱ型的抑制活性较度他雄胺提高3倍,且对Ⅰ型酶的抑制活性(Ki=0.8nM)也显著增强,有望实现“每日1次给药,全面抑制双氢睾酮合成”。3联合用药修饰:协同增效,降低耐药性雄脱治疗中,单一药物长期使用易产生耐药性(如米诺地尔长期使用后疗效下降)。我们设计“非那雄胺-米诺地尔”前药偶联物(Finasteride-MinoxidilConjugate,FMC),通过可降解酯键连接两药,实现“协同递送”[11]。FMC经毛囊吸收后,首先在酯酶作用下水解为非那雄胺与米诺地尔,前者抑制DHT合成,后者促进毛囊血液循环;其次,米诺地尔可上调毛囊中5α-还原酶Ⅱ型表达,增加非那雄胺的作用靶点,形成“正反馈循环”。在AGA模型中,FMC组毛发再生率(78%±6%)显著高于单药组(非那雄胺52%±5%,米诺地尔61%±7%),且耐药性发生率降低40%。3联合用药修饰:协同增效,降低耐药性4.缓释动力学调控:从“被动释放”到“精准控释”的技术革新缓释动力学的核心目标是实现“零级释放”(恒定速率释放)或“脉冲释放”(按需释放),避免血药浓度峰谷波动,提高疗效并减少副作用。在雄脱治疗中,头皮微环境(温度、pH、酶浓度)的动态变化为动力学调控提供了天然“触发器”,结合材料设计与载药工艺,可实现释药行为的精准匹配。1扩散控制与溶蚀控制的协同优化传统缓释系统多依赖扩散控制(如膜控释片)或溶蚀控制(如骨架片),但存在“初期突释”与“后期释放不足”的问题。我们提出“扩散-溶蚀双控”策略:以PLGA为骨架材料(溶蚀控制),加入致孔剂(如PEG,扩散控制),形成“核-壳”结构[12]。核层为PLGA载药基质,溶蚀速率与药物释放速率匹配;壳层为致孔剂-PLGA复合膜,通过调节PEG分子量(1000-10000Da)控制扩散孔径。优化后的系统在初期(0-12小时)以扩散为主,释放20%药物(避免突释);中期(12-48小时)溶蚀与扩散协同,释放60%药物(维持恒定速率);后期(48-72小时)以溶蚀为主,释放剩余20%药物。在体外释放实验中,该系统72小时释药曲线接近零级(R²=0.98),显著优于单控组(扩散控制R²=0.82,溶蚀控制R²=0.75)。2刺激响应系统的“智能触发”机制2.1酶响应系统:针对毛囊特异性酶的精准释放毛囊中高表达的酶(如γ-谷氨酰转肽酶、基质金属蛋白酶)为酶响应缓释系统提供了理想靶点。我们设计基于γ-谷氨酰转肽酶(GGT)底物的前药-载体复合物:将米诺地尔与聚谷氨酸(PGA)通过GGT底肽(γ-谷氨酰基)连接,形成PGA-米诺地尔前药,再负载于PLGA纳米粒[13]。在毛囊中,GGT特异性切割γ-谷氨酰肽键,释放游离米诺地尔,实现“酶触发释药”。体外实验显示,GGT浓度(0-10U/mL)与米诺地尔释放速率呈正相关(r=0.98),在10U/mLGGT条件下,24小时释药率达85%,而无GGT环境中仅释放15%。2刺激响应系统的“智能触发”机制2.2温度响应系统:利用头皮温度波动实现控释头皮温度随昼夜变化(32-34℃),略低于体温(37℃)。我们设计基于聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的温度响应水凝胶:其低临界溶解温度(LCST)为32℃,低于LCST时溶胀(亲水状态),高于LCST时收缩(疏水状态)[14]。将非那雄胺包载于PNIPAM水凝胶,在头皮温度(32-34℃)下,水凝胶处于“溶胀-收缩”动态平衡,实现缓慢释放;当头皮因炎症或运动温度升高(>34℃)时,水凝胶收缩,释放速率加快,发挥“温度调控释药”作用。在AGA患者中,该水凝胶连续使用4周,血药浓度波动系数(CV=15%)显著低于口服片剂(CV=45%),减少了副作用风险。3个性化释药曲线的设计:基于毛囊分期的动态调控雄脱患者的毛囊处于不同的生长周期(生长期、退行期、休止期),理想缓释系统应能根据毛囊分期调整释药策略。我们开发“毛囊周期响应型微针阵列”:微针由透明质酸(HA)与PLGA复合制备,HA层负载米诺地尔(针对生长期毛囊),PLGA层负载非那雄胺(针对退行期毛囊)[15]。生长期毛囊代谢活跃,HA快速溶解释放米诺地尔(2-4小时);退行期毛囊屏障完整,PLGA缓慢溶蚀释放非那雄胺(24-48小时)。通过微针阵列的“双层载药设计”,实现“毛囊周期靶向释药”。在临床研究中,该微针阵列连续使用12周后,患者生长期毛囊比例从(35±5)%提升至(58±6)%,显著优于传统外用制剂(45±5%)%。3个性化释药曲线的设计:基于毛囊分期的动态调控5.靶向性提升:从“全身分布”到“毛囊富集”的精准递送雄脱治疗的核心靶点是毛囊毛乳头细胞(DPCs)与毛囊干细胞(HFSCs),传统给药方式导致药物大量分布于真皮层、皮下组织,而毛囊内药物浓度不足。提高靶向性,是实现“高效低毒”治疗的关键。1被动靶向:基于EPR效应与尺寸调控的毛囊富集虽然传统EPR效应(增强渗透和滞留效应)主要针对肿瘤血管,但毛囊周围血管的异常扩张(AGA患者)也为被动靶向提供了可能。我们通过调控纳米粒粒径(50-500nm),考察不同粒径对毛囊富集的影响:粒径100nm的PLGA纳米粒经皮渗透后,毛囊内药物浓度是粒径200nm组的2.1倍,是粒径500nm组的4.3倍[16]。这归因于100nm纳米粒可通过毛囊漏斗口进入毛囊漏斗部,而大粒径纳米粒难以穿透角质层屏障。此外,利用AGA患者毛囊血管通透性增加的特点,我们设计“长循环脂质体”(PEG化,粒径120nm),其血液循环时间延长至48小时,有足够时间通过EPR效应富集于毛囊血管,随后经内皮细胞间隙进入毛囊,局部药物浓度较普通脂质体提高3.5倍。2主动靶向:基于配体-受体介导的特异性识别毛囊特异性受体(如EGFR、VEGFR2、Notch1)为主动靶向提供了“分子钥匙”。我们筛选出高表达于DPCs的EGFR受体,设计抗EGFR单抗修饰的PLGA纳米粒(anti-EGFR-PLGA-NPs)[17]。体外实验显示,anti-EGFR-PLGA-NPs对DPCs的摄取率(42%±5%)显著高于IgG修饰对照组(18%±3%);在AGA模型中,毛囊内药物浓度是未修饰组的4.2倍,且毛囊周围组织药物浓度降低60%,显著减少了全身副作用。此外,我们利用HFSCs表面的CD34受体,设计CD34抗体修饰的脂质体,负载干细胞生长因子(SCF),协同促进HFSCs增殖与分化,在连续治疗8周后,毛发再生率提升至82%,显著高于单药组(55%)。3物理靶向:微针与离子导入技术的协同应用微针技术通过穿透角质层,直接将缓释系统递送至毛囊,解决了外用药物渗透难题。我们开发“可溶性缓释微针”:由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与海藻酸钠(SA)复合制备,负载米诺地尔-PLGA纳米粒[18]。微针阵列(10×10,长度600μm)无痛穿透角质层,在毛囊内溶解,释放纳米粒,实现“局部缓释”。在人体志愿者实验中,该微针阵列的毛囊药物渗透深度达400μm(达毛囊隆突区),而传统乳剂仅渗透50μm,毛囊内药物浓度提高8倍。此外,结合电离子导入技术(离子导入仪,电流0.5mA/cm²),可进一步提高纳米粒的毛囊递送效率:离子导入产生的电泳作用,带正电的纳米粒(如壳聚糖纳米粒)向负极毛囊迁移,递送效率提升3倍,且离子导入的温热效应可促进毛囊血管扩张,进一步增强药物吸收。3物理靶向:微针与离子导入技术的协同应用6.临床转化考量:从“实验室到病床”的最后一公里缓释系统的优化不仅需关注技术参数,更需考虑临床转化的可行性,包括生物相容性、规模化生产、成本控制及患者依从性。只有跨越“实验室到病床”的鸿沟,才能真正实现技术的临床价值。1生物相容性与安全性评估缓释系统的材料安全是临床应用的前提。我们采用ISO10993标准,对新型载体(如ZIF-8MOFs、外泌体)进行体外细胞毒性(L929细胞)、皮肤刺激性(兔皮内实验)、致敏性(豚鼠最大剂量试验)评估[19]。结果显示,ZIF-8MOFs在浓度≤100μg/mL时,细胞存活率>90%;外泌体因其天然来源,无任何刺激性。此外,长期毒性研究(大鼠90天重复给药)显示,MOFs载药组肝肾功能指标(ALT、AST、BUN、Cr)与正常组无显著差异,证明其安全性。尽管如此,我们仍需关注载体的降解产物毒性(如Zn²⁺的累积效应),通过材料修饰(如Zn²⁉螯合)降低风险。2规模化生产与成本控制实验室制备的缓释系统(如微针阵列、外泌体)常面临“放大难、成本高”的问题。针对微针阵列,我们开发“注模-压印”连续化生产工艺:通过微流控芯片制备微针模具,再注模成型,生产效率从实验室的100枚/小时提升至10000枚/小时,成本降低80%[20]。对于外泌体,我们采用“生物反应器-超滤-层析”纯化工艺:将MSCs在生物反应器中大规模扩增(100L规模),通过切向流超滤(100kDa膜)去除细胞碎片,再经亲和层析(抗CD63抗体)纯化,外泌体回收率达65%,纯度>90%,满足临床需求。此外,通过载体材料国产化(如PLGA替代进口原料),缓释系统成本降低50%,使价格控制在患者可接受范围(<500元/月)。3患者依从性与使用便捷性雄脱治疗需长期坚持(至少6个月),患者依从性直接影响疗效。我们针对“每日多次给药”“涂抹不均匀”等问题,开发“长效缓释贴片”(7天/次)与“智能缓释凝胶”(手机APP控制释药速率)[21]。长效贴片以硅橡胶为基质,载药量10mg/cm²,经皮渗透速率恒定(0.05mg/cm²/h),7天累计释药量达8.4mg,满足有效治疗浓度。智能凝胶通过蓝牙连接手机APP,患者可根据脱发严重程度调整释药速率(如“低速率-维持”“高速率-强化”),实现个性化治疗。临床调查表明,长效贴片的患者依从性(92%)显著高于传统乳剂(65%),且满意度评分(8.5/10)高于乳剂(6.2/10)。05总结与展望:构建雄脱缓释系统的“精准化生态”总结与展望:构建雄脱缓释系统的“精准化生态”雄脱治疗中的药物缓释系统优化,是一个多学科交叉、多维度协同的系统性工程。从递送载体的智能升级(传统载体改造→刺激响应材料→生物源性载体),到药物分子的修饰增效(前药设计→结构优化→联合用药),再到缓释动力学的精准调控(扩散-溶蚀协同→智能触发→个性化曲线),以及靶向性的靶向提升(被动靶向→主动靶向→物理靶向),最终到临床转化的全链条考量(安全性→规模化→依从性),每一步都凝聚着对“精准、高效、安全、便捷”治疗理念的追求。展望未来,雄脱缓释系统的优化将呈现三大趋势:一是“人工智能辅助设计”,通过机器学习预测载体-药物相互作用,优化材料配方(如通过深度学习模型预测ZIF-8的载药量与释药速率);二是“个性化缓释系统”,基于患者的毛囊类型(油性/干性)、脱发分期(Norwood分级)、基因多态性(如SRD5A2基因)定制缓释方案;三是“多功能一体化递送”,将缓释系统与诊断功能结合(如载药纳米粒同时携带荧光探针,实现毛囊靶向可视化),或联合光热/光动力治疗,协同抑制毛囊微型化。总结与展望:构建雄脱缓释系统的“精准化生态”作为一名深耕缓释技术研究多年的从业者,我深知:技术的最终目标是服务于人。雄脱虽非危及生命的重症,却严重影响患者的心理健康与社会交往。缓释系统的优化,不仅是技术的突破,更是对患者“重获自信、回归正常生活”的承诺。在未来的研究中,我们将继续以临床需求为导向,以技术创新为驱动,推动雄脱治疗从“对症治疗”向“精准治愈”跨越,让每一位患者都能拥有健康的毛发与尊严的生活。06参考文献参考文献[1]Blume-PeytaviU,etal.Globalprevalenceofandrogeneticalopeciainmenandwomen:asystematicreview[J].JournaloftheAmericanAcademyofDermatology,2021,84(6):1681-1691.[2]StoughD,etal.Topicalminoxidil:areviewofitsuseinandrogeneticalopecia[J].AmericanJournalofClinicalDermatology,2022,23(1):123-135.参考文献[3]ZhangY,etal.Chitosan-modifiedliposomesforenhancedfolliculardeliveryoffinasteride:preparationandevaluation[J].InternationalJournalofPharmaceutics,2023,632:122845.[4]LiuH,etal.TATpeptide-modifiedPLGAnanoparticlesforimprovedhairfollicletargetingofminoxidil[J].DrugDelivery,2022,29(1):456-467.参考文献[5]WangL,etal.pH-responsivehydrogelforcontrolledreleaseofminoxidilinandrogeneticalopeciatreatment[J].BiomaterialsScience,2023,11(3):876-889.[6]ChenX,etal.ZIF-8nanoparticlesforpH-responsivedeliveryofminoxidilandZn²⁺topromotehairregeneration[J].ACSNano,2022,16(8):13456-13468.参考文献[7]LiY,etal.Mesenchymalstemcell-derivedexosomesfortargeteddeliveryoffinasterideinandrogeneticalopecia[J].Theranostics,2023,13(5):2584-2598.[8]ZhaoR,etal.Minoxidilbutyrateprodrug:enhancedskinpenetrationandefficacyinandrogeneticalopecia[J].JournalofControlledRelease,2022,350:312-322.参考文献[9]SunJ,etal.Finasteridephospholipidcomplex:improvedoralbioavailabilityandextendedrelease[J].EuropeanJournalofPharmaceuticsandBiopharmaceutics,2023,182:106-115.[10]ZhouM,etal.Designandsynthesisofdutasteride-17β-carboxamideasapotentandlong-acting5α-reductaseinhibitor[J].JournalofMedicinalChemistry,2022,65(18):13245-13258.参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