基于金硒键的细胞成像核酸探针的设计与制备

Gold-sulfur bond based fluorescent nanoprobes for detection and imaging of tumor markers have been extensively reported, but the problems of detection result distortion caused by gold-sulfur bond vulnerable to the interference of high levels of intracellular glutathione have begun to draw attention by chemists. In view of this, this project intends to construct a novel fluorescence detection platform based on gold-selenium bond, develop of a series of nucleic acid fluorescent nanoprobes for accurate detection of one or multiple similar types or different types of tumor markers in cancer cells, effectively solve the problems of detection result distortion caused by high concentration biological thiols (such as GSH), thus realize high-fidelity imaging of tumor markers in living cells with high stability and selectivity.

基于金硫键的纳米荧光探针用于肿瘤标志物的检测与成像已经被大量报道，但金硫键易受细胞内高含量的谷胱甘肽干扰而造成检测结果失真的问题开始引起化学家的关注。基于此，本项目拟基于金硒键构建新型的纳米荧光检测平台，发展一系列准确检测癌细胞中某一种或多种同类型或不同类型的肿瘤标志物的核酸纳米荧光探针，有效地解决由于细胞内高浓度生物硫醇（如谷胱甘肽）引起的检测结果失真的问题，从而实现高稳定性和选择性对活细胞中肿瘤标志物的高保真度成像。

癌症严重威胁人民的生命健康，其发病率和死亡率逐年攀升，给经济社会的发展带来了沉重的负担。发展癌症早期精准诊断以及高效治疗的方法，对于提高癌症患者的生存率具有重要的意义。基于此，本项目主要发展了两类体系：一类为用于高保真、高灵敏检测肿瘤标志物的Au-Se纳米荧光探针；另一类为用于精准高效的癌症治疗的纳米制剂。项目执行期间共发表SCI论文30篇，包括Angew. Chem. Int. Ed. 2篇，ACS Nano 1篇，ACS sensor 1篇，Anal. Chem. 8篇，Chem. Commun. 11篇，其中影响因子大于5的文章30篇；授权国家发明专利2项。项目负责人2022年入选山东省泰山学者特聘专家，2022年获山东省科学技术青年奖（第一位），2020年获山东省自然科学二等奖（第一位），2019年获山东省高等学校优秀科研成果一等奖（第一位）。圆满完成了项目预定目标。本项目在Au-Se核酸探针的研究中，通过直接冷冻工艺制备Au-Se-肽纳米探针，解决了传统探针制备方法耗时长、操作繁琐等问题，成功实现了对自噬和凋亡标志物的可视化检测；通过将两种硒醇修饰的肽链修饰在金纳米颗粒表面构建Au-Se荧光探针，实现了对信号通路中具有上下游关系的两种分子的实时成像检测；对疾病相关的多种miRNA进行了同时检测与成像；开发了基于COF的荧光纳米探针，用于成像活细胞中不同空间位置的生物标志物。另外，设计合成靶向型光热试剂，实现了肿瘤精准高效光热治疗；设计合成了一种谷胱甘肽响应的二聚体前药用于同时抑制肿瘤细胞的糖酵解和缓解免疫抑制微环境；基于金纳米颗粒开发了一种放射敏感性纳米调节剂，用于原位重建细胞间通讯并激活抗肿瘤免疫反应；发展了一系列MOF基、COF基的纳米制剂，实现了安全有效的肿瘤多重协同治疗。