蛋白质指导的多功能纳米结构的构建及其在肿瘤诊疗中的应用

纳米生物医学的一大发展趋势是构建多功能纳米结构，发展新一代智能药物和微纳医疗器械。现有构建策略普遍存在功能模式受限、生物相容性差等问题。本课题在我们前期发展的三维离散纳米结构组装策略的基础上，提出病毒样颗粒（VLP）指导的多功能纳米结构的构建策略。VLP是病毒衣壳蛋白通过分子自组装形成的空壳结构，其内腔和外表面均可整合功能模块。我们的设计：先在VLP内装载生物活性分子功能模块；再利用外表面指导金纳米壳的合成，通过外表面理性改造来调节金纳米壳的结构和表面形貌，获得强近红外吸收和SERS性能；最后对金壳进行表面功能化。整个结构集SERS成像、热疗、载药、控释、靶向、生物相容性等多种功能于一体。本课题以天然蛋白质纳米结构为模板，结合无机纳米材料优异的光学性质，发展多功能纳米结构的绿色化学构建策略，将为纳米生物医学的发展和临床转化提供一种新的思路。

本课题的研究目标是建立一种基于病毒样颗粒（virus-like particle, VLP）可控组装的纳米操纵平台，用于指导、调控“生物大分子-无机纳米材料”嵌合结构的合成与组装。按照预定计划，实现了24 nm和50 nm病毒样颗粒的体外可控自组装体系，这两种病毒样颗粒可以分别用作35 nm、60 nm金纳米壳可控合成的模板。作为在病毒样颗粒表面合成金纳米壳的关键一步，实现了小粒径（4.2 nm）金纳米颗粒在病毒样颗粒表面的高密度排布，形成了金纳米颗粒簇结构，同时，证明病毒样颗粒在包装纳米颗粒方面具有良好兼容性，即其内部可以放置不同种类的纳米颗粒（CdSe@ZnS量子点, Ag2S量子点，金纳米颗粒），成功构建了核心（纳米颗粒种类）可调的三维高密度金纳米颗粒簇结构，为后续多功能纳米结构的设计和制备奠定良好基础。尝试利用种子生长法在金纳米颗粒簇基础上合成金纳米壳，但发现矿化较难控制，目前正在优化金纳米壳合成方案。本研究以病毒样颗粒为支架，同时利用病毒样颗粒的内部和外部空间，实现了不同种类纳米颗粒的杂合有序组装。在此基础上，后续工作将致力于不同尺寸金纳米壳的合成和应用研究。