基于模块化方法构建富含羟基的多功能阳离子递送载体

Multifunctional polycations takes a crucial role in the development of biomedical materials. In recent years, we found that a sort of advanced polycations with rich hydroxyl and secondary amine groups could be controllably prepared by the ring opining reaction of epoxy groups with primary amine groups. Thus, in this proposal, the preparation of multifunctional branched polycations by using “modular method” will be explored. Such tunable polycations will be constructed using “one-pot” synthesis of selective modular groups including responsive, imaging, and therapeutic models, and further modified with targeting models. As a result, novel multifunctional branched polycations will be achieved with tunable structure and plentiful amino and hydroxyl groups. The synthetic process based on “modular method” as well as tunable structure-function relationship will be deeply explored in this project. Finally, a series of advanced branched polycations with responsive, imaging, therapeutic and targeting functions will be developed. This proposal is expected to provide a new method for the designation of new generation of delivery carriers for biomedical applications.

多功能化阳离子递送载体是生物医用材料领域的未来发展方向。近年来，申请人发现环氧基团与伯胺开环反应可生成富含羟基和仲胺基的高性能阳离子基因载体。本项目拟突破传统逐步合成方法，探索利用功能性多环氧与多胺基化合物的“一锅法”开环反应，模块化制备多功能阳离子支化聚合物，在保持富含胺基和羟基密度的同时，引入具有环境响应性、成像功能分子以及治疗功能基团，再结合后修饰引入靶向功能的分子。通过探讨模块化开环反应高效制备方法，研究不同功能模块对成像、可控递送、多模式治疗的构效关系及其调控规律，最终构建不同种类、功能可调的、富含羟基的多功能可降解阳离子递送载体。本项目有望为构建多功能新型医用递送载体提供新思路。

阳离子高分子材料一类重要的有机高分子材料，医用材料领域举足轻重的地位。目前，高效、安全低毒的阳离子医用材料的可控构建是生物医用材料研究的核心科学问题。突破传统逐步合成方法，基于“一锅法”开环反应实现模块化制备不同种类的、功能可调的、富含羟基的多功能可降解阳离子递送载体，为新型递送系统的设计和构建提供了新思路。提出的系列载体拓展了治疗系统的制备技术，有望为癌症等重大疾病提供新的治疗方法。本项目在国内外高水平期刊发表论文62篇，申请/授权专利21项。实现富含羟基的阳离子医用材料科研成果的落地转化，惠及百姓健康，为该领域的技术进步起到引领、示范和促进作用。徐福建教授获2021年科技部创新人才推进计划重点领域创新团队；作为首席科学家2021年获批国家重点研发计划项目1项；2022年获国家自然科学基金委员会创新研究群体项目项目负责人；2021年国家“万人计划”科技创新领军人才；2018年北京高校卓越青年科学家计划（自然科学类）。2019年，受邀担任国际生物材料领域著名期刊Biomaterials Science副主编。参与项目的青年教师1人获得国家自然基金优秀青年项目。