靶向钌配合物功能化金纳米粒子复合体系的构建及其荧光成像研究

The nanocomposites of ruthenium(II) complexes functionlized gold nanoparticles (Ru-AuNPs) present good applications in cell imaging due to their unique photophysical and electrochemical properties. In this project, by changing the ligand structures and introducing different substitutes, we will design and synthesis a series of ruthenium(II) polypyridyl complexes with good luminescent properties. The different Ru-AuNPs will be prepared using these ruthenium(II) complexes with gold nanoparticles according to the different synthetic method. The cellular uptake and subcellular location of Ru-AuNPs will be investigated to explore the cellular uptake mechanism of Ru-AuNPs. The specifically targeted peptides will be choosed to construct the nanocomposites of ruthenium(II) complexes functionlized gold nanoparticles (T-Pep-Ru-AuNPs). The selectivity of these T-Pep-Ru-AuNPs nanocomposites to the different tumor cells will be investigated and the targeting mechanism will be explored. Based on these studies, we hope to obtain the T-Pep-Ru-AuNPs nanocomposites which can act as targeting luminescent imaging agents for specifical tumor cells. These studies may present an important insight into the design and development of new tumor diagnostic reagents.

钌配合物功能化金纳米粒子（Ru-AuNPs）结合了金纳米粒子优良的光电性能和钌配合物的丰富的光物理性能，因此在细胞成像方面显示出了良好的应用前景。本项目从配体设计出发，设计合成具有良好荧光性能并带有活性基团的钌配合物；利用这些钌配合物与金纳米粒子复合获得不同的Ru-AuNPs；研究Ru-AuNPs的细胞摄取和亚细胞定位，探索Ru-AuNPs的细胞摄取机制，获得能够进行有效荧光成像的Ru-AuNPs；选取特异性靶向多肽与金纳米粒子和钌配合物复合，构建纳米复合体系T-Pep-Ru-AuNPs；研究T-Pep-Ru-AuNPs对不同肿瘤细胞的靶向选择性，探索T-Pep-Ru-AuNPs对肿瘤细胞的靶向作用机制，获得具有靶向功能的T-Pep-Ru-AuNPs，使其能够特异性地对靶向肿瘤细胞进行荧光成像。通过本项目的研究，为新型肿瘤诊断试剂的设计和开发提供重要参考。

本项目结合金纳米粒子优良的光电性能和钌配合物的丰富的光物理性能，旨在构建出钌配合物功能化金纳米体系，用于癌症的多模式协同治疗和成像。研究内容主要包括以下三个方面：（1）合成所需粒径的金纳米颗粒，并用TA-PEG-NH2等巯基分子表面修饰，同时合成了三种含有羧基的多吡啶钌配合物，通过酰胺键把钌配合物键合到纳米金表面，研究发现Ru-AuNPs对正常细胞HBMEC的细胞毒性较小，而对HepG2和Bel-7402肿瘤细胞具有良好的抗肿瘤活性，该纳米药物主要是通过诱导细胞线粒体膜电位降低从而引起细胞凋亡，通过蛋白质免疫印迹法得到Ru-AuNPs通过引起抗凋亡蛋白Bcl-2表达量下降，人体抑癌基因p53、促凋亡蛋白Bax表达量上升来诱HepG2细胞凋亡；（2）通过种子法合成不同长径比的纳米金棒，使用去溶剂法把HSA包覆在GNR表面，利用带有醛基的多吡啶钌配合物和蛋白质氨基反应，得到的负载Ru的颗粒Ru-GNR-HSANP。利用Ru配合物的光动力治疗活性和GNR的光热治疗活性，得到具有PDT和PTT协同双模式治疗的纳米体系。该纳米颗粒具有优异的光热活性和光热稳定性，当Ru键合到HSA上后仍然有单线态氧产生，并且还有羟基自由基等其他ROS产生；从而表现出优异的协同抗肿瘤活性；（3）计合成了肝靶向肽HCBP1键合的钌配合物体系，结果显示该Ru- HCBP1复合物能够特异性靶向肝癌细胞，并显示出优异的肝癌靶向抗肿瘤效果，而且该复合物对HepG2细胞球仍有优异的治疗效果。通过本项目研究，可以有效构建钌功能化纳米金体系，利用钌配合物和金纳米粒子的优异特性，构建出多模式诊疗纳米体系，为新型肿瘤诊断试剂的设计和开发提供重要参考。