基于“Turn-On”型荧光染料的还原敏感刷形可视化高分子药物体系的构筑

Imaging agents labeled theranostic polymeric anticancer drug delivery systems as new tools were widely used for the visualization of cancer treatment. However, the imaging signal and drug release process from traditional theranostic polymeric drug delivery systems were no specific relationships. Only polymeric vector positions could be determined by using the imaging signal. The drug release process from polymeric carriers could not be monitored. This project will synthesize a new class of well-defined water-soluble redox-responsive theranostic brush polymer drug conjugates (BPDCs) via controlled polymerization of the specially designed “Turn-On" fluorescent probes based redox-responsive theranostic prodrug monomers. The specific linear relationship between fluorescence enhancement process and drug release process of these theranostic BPDCs under redox conditions will be established. By taking these linear relationships, the intracellular drug release process from these these theranostic BPDCs in cancer cells would be tracked and quantified through the fluorescence signal by using the live-cell imaging fluorescence microscopy. Furthermore, the effects of surface charge, size and aspect ratio of the brush-shaped polymer drug carriers will be studied also. The project will provide a new strategy for design of next generation of theranostic polymeric drug carriers.

成像基元标记的高分子抗癌药物载体为癌症的可视化治疗提供了新工具。但是传统可视化高分子药物载体成像信号与药物释放过程无关或相关性差，只能利用成像信号定位高分子载体位置而无法追踪药物的释放过程。本项目拟通过控制合成技术，将基于“Turn-On”型荧光染料的还原敏感可视化小分子前药引入到结构精确，且电荷、尺寸和长径比可调的水溶性刷形高分子载体中，构筑刷形可视化高分子药物体系。拟系统研究该类体系在还原条件下荧光增强过程和药物释放过程的特定线性关系。利用细胞成像技术采集的荧光信号实现对该体系在细胞内药物释放过程的追踪检测。研究不同电荷、尺寸和长径比等因素对刷形高分子药物体系在癌症细胞中药物释放过程的影响规律，为新型可视化高分子药物体系的设计提供新的思路。

成像基元标记的高分子抗癌药物载体为癌症的可视化治疗提供了新工具。但是传统可视化高分子药物载体成像信号与药物释放过程无关或相关性差，只能利用成像信号定位高分子载体位置而无法追踪药物的释放过程。本项目将基于“Turn-O n”型荧光染料的还原敏感可视化小分子前药引入到结构精确，且电荷、尺寸和长径比可调的水溶性刷形高分子载体中，构筑刷形可视化高分子药物体系。具体包括：1、制备了一种基于荧光信号触发“Turn-On”型的可视化酶响应性聚离子复合物药物载体，根据荧光强度的变化可以检测胶束的解离程度并监测磷酸酯前体药物释放情况。2、制备了一种侧链包含二硫键链接的喜树碱（CPT）和近红外染料CyN的水溶性聚合物前药，CPT的释放和CyN的荧光强度变化成线性关系，且聚合物前药具有和CPT相当的细胞毒性。3、进一步，为了保证药物的有效释放，我们制备了一种自交联、膜通透性可调的聚合物囊泡，不需要介入外来物质可以实现稳定聚合物囊泡的制备，同时通过改变pH可以有效调节囊泡的通透性，实现药物的可控释放。4、通过开环易位聚合和RAFT聚合联用，制备了一系列两亲性高分子刷型聚合物，通过改变其亲疏水比例可以实现组装形貌的调节，且所形成的的囊泡在不同条件下都保持良好的稳定性。此外，我们利用二胺与甲醛之间一步缩合反应绿色高效地制备了一种半缩胺醛动态共价网络（HDCN），该热固树脂具有优异的力学性能、形状记忆性能和可回收性。通过该项目的实施，我们构建了结构稳定且智能可调的聚合物囊泡，实现了药物可视化监控以及控制释放。同时，在本项目的资助下，我们也发展了一种绿色环保、性能优异的的类玻璃体材料，为开发高性能树脂材料提供了新的思路。