基于FePt/GO纳米复合材料诊疗探针：构建、多模成像和抗肿瘤活性研究

Based on the FePt/GO nanocomposites, this project aims to design the theranostic nanoprobe with dual targeting(molecular + magnetic), dual modal imaging diagnosis(MRI + fluorescence) and simultaneously dual therapy(chemotherapy + photothermal). We research the feasibility, selectivity and sensitivity of the mulitfunctional FePt/GO theranostic nanoprobe for tumor targeting multimodal imaging diagnosis and in situ therapy from the molecular, cell and tissue levels, to improve the detection rate of tiny lesions and obtain the visual information of diagnosis and therapy.Through coupled with fluorescein and the superparamagnetic FePt nanoparticles on graphene oxide surface, we realize the dual-modal visualization on tumor cells (MRI-optical imaging); by choosing different tumor targets (folic acid receptors,etc), the molecular level targeting selectivity of tumor cell has been obtained. Based on pH- responsive FePt "chemotherapy" and GO "photothermal therapy" dual effects, we expect to obtain the apoptotic mechanism of tumor cells. Through the implementation of the project, we expect to obtain the theranostic nanoprobes for dual-modal imaging diagnosis and synchronous therapy, to implement the real-time monitoring of diagnosis and therapy evaluation, to provide new methods and ways for the building a new anti-tumor drug theranostic platform.

本项目以FePt/GO纳米复合材料为研究对象，设计集多靶向（分子水平+外磁场）、双模成像诊断（MRI+荧光）和双重治疗（化疗+热疗）一体的诊疗功能纳米探针。从分子、细胞和组织三个层次系统研究FePt/GO诊疗探针对肿瘤多靶向、多模成像和治疗的可行性、选择性和特异性,提高微小病灶的检出率，获得肿瘤治疗及疗效评价的可视化信息。通过石墨烯表面耦联荧光素,结合FePt的超顺磁性，实现对肿瘤细胞的双模可视化，通过选择不同肿瘤靶点（叶酸受体等），获得对肿瘤细胞分子水平上的靶向选择性。研究pH值响应的FePt"化疗"和石墨烯"热疗"双重治疗效果，研究FePt在肿瘤细胞内诱导肿瘤细胞凋亡机制。 通过对本项目的实施，获得对肿瘤能够实现双靶向、双模成像诊断、双重治疗的特异性诊疗功能纳米探针，实现治疗及疗效评价的实时监控，为构建新型抗肿瘤纳米药物诊疗平台提供新方法与新途径。

本项目主要以FePt纳米材料为主要研究对象，设计集多靶向（分子水平+外磁场）、双模成像诊断（MRI+荧光）和双重治疗（化疗+热疗）一体的诊疗功能纳米探针。从分子、细胞和组织三个层次系统研究基于FePt 纳米复合材料诊疗探针对肿瘤多靶向、多模成像和治疗的可行性、选择性和特异性，获得肿瘤治疗及疗效评价的可视化信息。在项目的执行过程中，研究组人员紧紧围绕项目的研究计划，开展了如下相关的研究工作：. 1.以碳纳米管、石墨烯为载体负载FePt 纳米颗粒，表面耦联荧光素(FITC)、叶酸（FA）后，制备了两种新型的纳米诊疗试剂FePt/GO–PEG–FA–FITC和FePt/CNTs-PEG-FA-FITC。结合FePt的超顺磁性，成功实现对肿瘤细胞的双模可视化检测(荧光+MRI)和治疗；并从细胞、活体水平上对材料的靶向性、抗肿瘤效果、双模式成像性能等进行了系统的研究。. 2.将FePt纳米颗粒与Au纳米材料结合，制备出了两种新型的纳米材料FePt@Au HNPs和GNRs@mSiO2@FePt-PEG-tlyp-1，该复合多功能纳米材料集成了荧光、MR和CT的可视化成像功能、化疗与热疗的治疗功能，在肿瘤的诊断与治疗方面具有十分重要的应用价值。. 3.基于荧光成像过程中材料的荧光经常会受到来自细胞、组织等本底荧光信号的干扰，对检测的灵敏度造成较大影响，通过选择具有较长荧光寿命的PTTA-Eu3+染料替代FITC，制备了一种新型的纳米材料FePt-PTTA-Eu-FA（FPEF）。利用时间分辨荧光成像模式，可以有效的消除荧光成像过程中存在的背景干扰的问题，从而极大地提高检测的灵敏度。同时，在该研究工作中，我们对FePt材料诱导细胞凋亡的机理进行了深入研究，通过系列的实验首次证明了FePt材料导致的细胞凋亡属于铁死亡机理。. 4.基于Fe3O4纳米微球的超顺磁性和FePt纳米颗粒的化疗作用，我们以Fe3O4@SiO2为核心，外层均匀包裹FePt纳米颗粒的复合材料，设计并制备了新型的Fe3O4@SiO2-FePt纳米材料，该材料集肿瘤细胞双模式诊断、治疗及分离等多功能于一身，其在癌症的早期诊疗中具有十分重要的意义。