基于介孔空心纳米结构的有机/无机复合超声造影剂设计制备及其药物协同治疗研究

本项目针对纳米生物材料在高效、稳定超声造影剂中的实际应用，通过材料的设计实现多功能纳米介孔材料的药物传输和实时监控。采用创新的均质模板工艺设计制备粒径、孔径和壁厚在纳米尺度可控的介孔氧化硅空心纳米生物材料，通过对介孔空心纳米结构进行疏水性化学改性，实现对能显著提高超声分辨能力的温敏型氟碳化合物在介孔空心纳米结构中的高效担载，研究有机/无机复合的介孔空心纳米结构作为超声造影剂的应用机制；进一步通过优化工艺，将疏水型抗癌药物同时包覆于介孔空心纳米结构中，实现抗癌药物的协同靶向治疗与超声实时监控。通过探讨介孔纳米结构参数对超声显像效果的影响，以及纳米超声造影剂的细胞生物学效应评价，获得无机基纳米结构造影剂的超声作用机制，为进一步材料设计提供理论指导，并为进一步的实际临床应用奠定基础，因此其研究具有重要理论及实际应用价值。

按照项目任务书要求，围绕介孔纳米生物材料在高效、稳定超声造影、增效剂中的实际应用探索，通过材料的组成、结构等设计，开展多功能纳米介孔材料的药物传输、靶向响应控释、超声造影成像与高强度聚焦超声（HIFU）增效等多模式治疗等研究。取得了如下几个创新性研究进展：（1）采用基于结构差异的选择性刻蚀工艺成功实现对骨架组成、粒径、孔径、壁厚等在纳米尺度可控的高分散介孔氧化硅及氧化硅基有机无机杂化空心纳米生物材料的设计制备与性能表征；（2）通过对介孔空心纳米结构进行表面修饰和功能化改性，开展多功能化纳米载药体系的设计、制备与多模式诊疗研究；（3）基于简单工艺实现温敏型氟碳化合物在介孔空心纳米结构中的高效担载，设计制备新型纳米超声诊疗剂，进一步通过多功能化修饰成功实现在超声造影引导下的HIFU肿瘤增效治疗。（4）探讨介孔纳米结构参数对超声显像效果的影响，研究不同结构纳米球作为超声造影剂的性能与机制；（5）进一步通过优化工艺，将亲、疏水抗癌药物共负载于介孔空心纳米结构中，实现超声造影监控下的抗癌药物与HIFU消融的协同治疗与生物学效应评价等。项目执行期间共发表密切相关学术论文21篇，其中影响因子7以上14篇，10以上8篇，单篇最高引用超百次。申请12项国家发明专利，其中4项获得授权。项目执行期间荣获2011年度国家自然科学二等奖一项（排名第2）；同时获得2012年度国家杰出青年科学基金以及中国科学院“交叉与合作团队”等项目支持;培养博士研究生6名，其中3名毕业获得博士学位，获得中科院院长特别奖、中科院优秀博士学位论文等荣誉。