基于导电性金属氧化物构建的新型诊疗一体化近红外纳米探针及其在肝癌诊疗中的应用

Liver cancer is a major disease with high mortality rate. The studies on early diagnosis and treatment of liver cancer have important scientific significance and social value. This project is aimed at solving the questions of semiconductor nanoprobes that applied in the early imaging diagnosis and treatment of tumor diseases , such as "therapeutic window" limitations, single and unclear treatment mechanisms, limited efficacy. The conductive metal oxide nanomaterials, which have excellent near infrared photoelectric response characters and photocatalytic water splitting ability, are introduced in the design and synthesis of multifunctional nanoprobes for the integrated diagnosis and treatment of liver cancer for the first time. And, we will deeply study the cell transmembrane, intracellular migration and accurate positioning of the as-prepared multifunctional nanoprobes to explore and interpret the signal transduction and the molecular mechanism that related with active hydrogen (or H2) and active oxygen(or O2) for apoptosis. The results will provide a new strategy and a new way for early diagnosis and treatment of liver cancer.

肝癌是癌症中常见而且死亡率很高的重大疾病，开展肝癌的早期诊断和治疗具有重要科学意义和社会价值。本项目针对半导体纳米探针在肿瘤疾病早期成像诊疗中存在的受光谱“诊疗窗口”限制，治疗机制不清、单一，治疗效果有限的问题，将对近红外光谱有良好光电响应的导电性金属氧化物纳米材料，引入诊疗一体化多功能纳米探针的设计合成中，利用其能够在近红外光激发下光解水产生活性氢（或氢气分子）和活性氧（或氧气分子）的特性，诱导肿瘤细胞凋亡或死亡，发挥其治疗功能；并与具有荧光成像、磁成像功能的分子或纳米单元组装，构建出系列近红外诊疗一体化多功能纳米探针；深入研究功能探针的细胞穿膜、细胞内迁移和精确定位，阐明细胞凋亡与活性氢（或氢气分子）及活性氧(或氧气分子）的信号转导分子机制。本项目取得的研究成果将为肝癌的早期预警及诊治提供新策略与新途径。

恶性肿瘤是威胁人类健康的常见疾病，开展肝癌等恶性肿瘤的早期诊断和治疗具有重要的科学意义和社会价值。本项目针对半导体纳米探针在肿瘤早期诊疗中存在的近红外光谱响应探针材料缺少，分析成像及作用治疗机制不清的问题，主要开展了近红外光响应的生物探针材料的设计合成及其在肿瘤细胞和活体中的成像分析与诊疗研究。设计合成了系列具有良好近红外响应特性和生物活性的微纳米结构材料，并阐明了其光诱导水分解产生活性氢氧物种的作用机制；利用筛选出的近红外光激活的硫化铜“纳米炸弹”、CuS-TRPV1、CeO2纳米线、石墨烯-DNA等纳米探针材料，实现了靶向破坏肿瘤新生血管、通过光热开关调控辣椒素受体（TRPV1）离子通道、监测和抑制血管平滑肌细胞（VSMC）的异常凋亡等与肿瘤发生发展密切相关的分析应用研究。在Nat.Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., Anal. Chem. Chem. Commun.等发表SCI 论文8 篇，其中一区论文7篇、二区论文1篇，申请国家发明专利4项，其中2项已获授权。