肿瘤微环境响应聚氨基酸基功能高分子的制备与栓塞组合诊疗应用

The aim of project is prepare functional polyamino acids for non-catheter embolization and combined theranostics of tumors, here, a series of biodegradable and tumor-microenvironment-sensitive polyamino acids with different chains and topology structures, functional groups and properties, were designed and synthesized by organic compounds or functional nanoparticles as initiator. Then, the sythesis methods, structures, sensitive and degradation properties and gelation mechanism of polyamino acids will be investigated, and also we will investigate the relationship between polymers properties and catalysts/initiators, ratio and structure of monomers, ect., develop the methods of polymeric properties-controlling. At the same time, in order to obtain te multi-functional embolic agents for multimodality diagnosisand therapy of tumors, other functional compounds will be incorporated with these polypeptides such as contrast agents, antitumor drugs, aptarmers, and so on. These polyamino acids can be used as embolic agents and combined theranostic materials for non-catheter embolization and multimodality theranostics of solid tumors. Finally, the embolic and multimodality theranostic capability of these polyamino acids will be system researched in vitro and in vivo, and on this basis further optimize the structure and performance of the materials. The project not only help to develop the functional polyamino acids materials, but also create a novel theranostic method for solid tumors, the method will help to promote the development of cancer treatment.

项目以制备肿瘤无导管栓塞与组合诊疗用聚氨基酸基功能高分子为目标，以有机小分子或大分子或表面有机化的磁性纳米颗粒等作为引发剂，设计合成一系列响应性可调的肿瘤微环境响应聚氨基酸基可降解功能高分子，系统研究聚合引发/催化剂体系、共聚单体比例、单体取代基结构、端（侧）基修饰基团结构及聚合物拓扑结构等对聚合物的响应性、降解性、生物相容性、亲水性、凝胶强度等物化性能的影响，建立相应的性能调控方法，并通过端基或侧基官能化引入抗癌药物、荧光分子及叶酸、核酸配基等，获得一类可作为无导管栓塞、药物及磁热治疗与多模态造影的新型高分子组合诊疗材料，进行体外模拟及动物活体实验测试其相关诊疗性能，在此基础上进一步优化材料的结构和性能等。该研究将对聚氨基酸基功能高分子材料的发展起到一定的促进作用，同时将对传统的肿瘤栓塞治疗术进行革新，实现肿瘤的无导管栓塞、磁热、药物等及多模态造影于一体的组合诊疗。

肿瘤是全球性的重大疾病之一，研究高效的诊断和治疗肿瘤的方法是目前最紧迫和最主要的任务。肿瘤的经导管动脉栓塞术是一种新型的肿瘤治疗技术，已在临床肝癌等治疗中获得了广泛应用，但存在诸如适应症少、误栓、再通、疼痛等诸多问题。为了解决这些问题并提高肿瘤的诊疗效率，本项目提出了基于生物相容性智能高分子材料的无导管栓塞术这一设想，设计合成了一系列能够在肿瘤的弱酸性与还原性环境中发生凝胶化的聚氨基酸基高分子水凝胶，通过系统研究聚合引发/催化剂体系、共聚单体比例、加料顺序、单体取代基结构、端（侧）基修饰基团结构及聚合物拓扑结构等对聚合物的响应性、降解性、生物相容性、亲水性、凝胶强度等物化性能的影响，建立了相应的性能调控方法，获得了具有肿瘤靶向无导管栓塞能力的新材料，以多种模型动物验证了材料的生物学性能和肿瘤治疗能力，初步证实这些肿瘤微环境响应聚氨基酸高分子可通过简单的静脉注射方式主动靶向富集到肿瘤部位并形成凝胶，从而达到栓塞治疗的目的，建立起了肿瘤无导管栓塞新技术；并用部分聚合物对功能性无机纳米粒子如金、四氧化三铁及介孔二氧化硅、介孔四氧化三铁等进行修饰或键接抗肿瘤药物及造影剂分子，进而获得了兼具栓塞治疗和热疗、化疗及荧光、超声、核磁共振等多模态造影于一体的多功能诊疗材料。这些材料均具有良好的肿瘤靶向富集能力和原位栓塞治疗能力，生物相容性好，使用方便安全，兼容性好，结合了热疗和化疗等的组合治疗可进一步加快肿瘤治疗效率，融合多模态造影可实现诊疗一体化。在此基础上进一步优化了材料的结构和性能等。该研究将对聚氨基酸基功能高分子材料的发展起到一定的促进作用，同时对传统的肿瘤栓塞治疗术和栓塞材料具有重大的革新意义，实现了肿瘤的无导管栓塞、磁热、药物等及多模态造影于一体的组合诊疗，提升了肿瘤栓塞治疗的适应性、可行性和功能性。