肿瘤微环境激活型荧光探针构建及其光动力诊疗研究

Monitoring and interfering of tumor micro-environment are of great importance for understanding of the physiological process of tumor growth, and the diagnosis, therapy and prognosis of cancer. This project is based on multi-disciplinary integration of materials chemistry, bioscience and biomedicine, assembling multi-functions to a single molecular as the research basis, to design and synthesize a serial of tumor micro-environment enabled fluorescent probes. We use molecular imaging techniques to monitor characteristic factor of tumor micro-environment, combining with photodynamic therapy to therapeutically target tumor tissues. The project presents an integration vision for tumor micro-environment monitoring and photodynamic therapy, constructs a series of novel functional molecular probes with tumor targeted diagnosis and treatment, explores their structure-properties relationships, and establishes the model for oriented synthesis and controlled release ability, provides new strategies for the design of molecular probes in cancer diagnosis and therapy, and further to expand the application of functional molecular probes in complex biological system diseases. which has great scientific significance.

肿瘤微环境的监测与干预，对肿瘤生长生理过程的认知及癌症的诊疗及预后具有极其重要的作用。本项目基于材料化学、生命科学及生物医学等多学科交叉融合，以单分子集合多重功能组装为研究基点，设计合成新型肿瘤微环境特异性激活的荧光分子探针，运用分子影像技术对肿瘤微环境标志物进行监测，结合光动力机制实现探针分子对肿瘤组织的靶向治疗。该项目提出整合肿瘤微环境监测与光动力治疗为一体的设想，构建系列新型具有肿瘤靶向诊疗的功能复合型分子探针，探索其构效关系，建立理论指导功能分子定向合成、性能控释模型，为癌症预防及治疗提供全新的诊疗、监测一体化策略，进一步拓展功能分子探针在复杂生命体系疾病诊疗领域的应用，本研究具有重要的科学意义。

肿瘤的精准诊断与靶向治疗是癌症精准医学的重中之重，非侵入可视化的分子探针技术在肿瘤医学诊断与干预中优势凸显，其科学问题核心突破在于新型功能分子探针的创新研制。本项目聚焦肿瘤微环境激活型荧光探针构建及其光动力诊疗研究，探索以理论计算虚拟仿真导引光功能分子探针设计策略，构建新型氟硼二吡咯等荧光染料母核及定向化功能组装与性能调控，获得了系列靶向肿瘤微环境标志物检测与光动力治疗的荧光分子探针三大类26种，建立激活型分子探针效能优选方案，成功实现了在肿瘤细胞与荷瘤小鼠病灶组织的可视化荧光成像及光动力治疗一体化，部分成果数据展现出优异的潜在临床应用前景；同时项目揭示了唑类母核结构柔性化调控与其荧光性能的构效关系，创新以羰基“插入法”实现唑类荧光分子“刚-柔转换”的聚集诱导特性改造，提出电子体系非均分布与量态调控定向波长的唑类母核荧光染料构建的新策略。在此基础上，项目提出以高分子材料负载与纳米尺度改性提升荧光分子探针光信号性能的新方法，以激发态能级匹配复合构筑新型光功能材料实现荧光分子染料光致绿色降解的新策略。在项目资助下发表理论探索成果论文19篇（其中1区7篇，2区11篇），研发新技术申请国家发明专利5项；合作培养博硕士研究生9人（其中已毕业博士4人，毕业硕士3人）；项目负责人快速成长在研期间晋升副教授并获省级科技新星人才称号。项目实施涉及多学科优势交叉，创新驱动深入探索，超预期完成研究任务，不仅为多功能复合型分子探针的设计构建与肿瘤诊疗一体化研究提供原理方法与技术方案，更为化学生物学与多学科协同融合解决基础医学和生命健康问题发展新思路提供新途径。