金-金属氧化物功能纳米探针用于肝癌早期靶向诊治及可视化荧光成像研究

Liver cancer is a common form of cancer with a higher mortality rate, making it significant to carry out early diagnosis and therapy. In this project, we plan to develop a series of highly selective and sensitive bifunctional nanoprobes for liver cancer cell molecular diagnosis, targeted therapy and imaging. Heterostructured nanomaterials, which exhibit optical properties, hyperthermic effects, magnetization and catalytic activity, are prepared based on Au and metal oxide nanocomponents; In conjunction with targeting ligands, the resulting bifunctional nanoprobes can be used as fluorescent probes for real-time detection and localization of tumor makers, and also as drugs to kill liver cancer cells through catalytic formation of ROS, magnetotherapy and hyperthermia; Cell penetrating, intracellular migration and localization of these bifunctional nanoprobes will also be investigated to improve the understanding of apoptosis and ROS signal transduction mechanisms. This research will provide new strategies for improving liver cancer early warning and timely treatment.

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意义重大。本项目拟发展一系列具有高选择性与高灵敏度新型功能纳米探针，用于细胞水平上肝癌的靶向诊治和荧光成像分析。基于纳米金、纳米金属氧化物两种纳米单元，制备得到集光、磁、热、催化等特性于一体的异质结构纳米复合材料；通过连接多种肝癌肿瘤标志物的靶向识别基团，构建功能纳米探针实现多组分的原位实时检测；利用纳米复合材料催化产生活性氧自由基诱导细胞凋亡的特性以及磁疗和热疗功能，将探针自身作为一种治疗癌症的纳米药物，并开展联合疗法来特异性杀死肝癌细胞；深入研究功能纳米探针的细胞穿膜、细胞内迁移和精确定位以进一步阐明细胞凋亡和活性氧信号转导的分子机制。本项目取得的成果将为肝癌的预警和及时诊治提供新策略与新途径。

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意义重大。本项目即针对此目标，基于纳米金、金属氧化物、金属硫化物、石墨烯及介孔二氧化硅等纳米材料发展了多种功能纳米探针，实现了肝癌在细胞及活体水平上的成像诊断分析和精准可控治疗。项目主要研究内容包括：（1）以溶酶体膜透化（LMP）为靶标，发展了一种多功能金-氧化锌异质结构纳米颗粒，用于靶向诱导肝癌细胞LMP依赖的细胞凋亡并且进行实时成像；（2）以特异性肿瘤标志物MTH1为靶标，设计构建了一种以金纳米火焰为开关的介孔二氧化硅纳米平台，用于MTH1的同时检测及抑制；（3）以肿瘤新生血管为靶标，发展了一种近红外光激活的 “纳米炸弹”，通过靶向破坏肿瘤新生血管以有效消除肿瘤；（4）鉴于过氧化氢（H2O2）是与肝癌发生、发展密切相关的重要活性分子，设计了一种基于配位竞争的氧化铈-DNA纳米传感器，用于细胞及活体内过氧化氢的快速、高选择性检测；（5）鉴于动脉粥样硬化与肝癌一样也是一种严重危害人类健康的重大疾病，设计了一种硫化铜纳米光热开关，通过调控TRPV1信号通路以阻止动脉粥样硬化形成；（6）鉴于血管平滑肌细胞的异常凋亡会引发动脉粥样硬化斑块的破裂，设计构建了一种氧化型石墨烯-DNA纳米传感器，用于实时监测血管平滑肌细胞内凋亡诱导因子AIF从线粒体至细胞核的转运，有助于易损斑块的风险评估。以上成果不仅为功能纳米探针的设计构建提供了新思路与新方法，而且为肝癌及动脉硬化的预警和及时诊治提供了新策略与新途径。相关工作均已整理投稿，其中三个工作已在Biomaterials, Chem. Commun.等期刊上发表，项目负责人均为第一作者。