近红外二区发光聚肽纳米粒子的合成及在癌症可视化诊疗中的应用

It is very important to treat the cancer at its early stage via nano-theranostics, especially imaging-guided nanomedicine. Near infrared (NIR) fluorescence has attracted much attention for its large penetrative depth for tissues, but most of them used today are NIR-I type probe, the penetrative depth and resolution are still limited. Recently, NIR-II probe has attracted much attention since its low scattering and absorption by tissues, which makes it possible to increase the resolution more than 100 fold, and penetration depth in centimeters. However, the kinds of NIR-II probes and their nanocarriers are still scare. Here, in this proposal, we will try to synthesize a series of Flav 7-tpye NIR-II probe with reactive groups, and prepare smart polypeptide-based polymeric materials as the nano-carriers at the same time. Then, a series of NIR-II conjugated polypeptides based nanoparticles with smart responsive to tumor or cancer cell environmens will be designed and synthesized. The polymeric nanoparticles are then used as the theranostic drug to detect the special target of tumor or cancer cells. After the imaging of the targets, the encapsulated drug or photosensitizers can be trigged for kill the cancer cell. The research will be very helpful for developing new polymeric system for cancer theranostics.

高灵敏诊断与治疗对于遏制癌症至关重要，可视化导向纳米诊疗备受关注，特别是近红外探针与纳米载体的结合，近红外光具有高的组织穿透性，但目前采用较多的是NIR-I探针，组织穿透能力与分辨率仍不够理想，近年来随着成像技术的快速发展，使得NIR-II区探针在纳米诊疗过程中使用成为可能，由于其低的背景散射和组织吸收，NIR-II区探针的荧光信噪比可以比I区的提高100倍以上，更具价值，但目前NIR-II染料类仍很有限，特别是肿瘤敏感探针及智能高效纳米载体仍很缺乏。本项目拟首先合成多种具有反应活性及响应性的Flav7型NIR-II高荧光量子产率分子，同时设计并合成生物相容性和可降解的功能响应型聚肽为高分子纳米载体，并通过多种方式把NIR-II探针与高分子纳米粒进行缀合，得到多种智能型的NIR-II区发光聚肽纳米粒，实现对肿瘤组织与细胞的高灵敏探测，并结合抗癌药物或光动力治疗实现高效的癌症可视化诊疗。

高灵敏诊断与治疗对于遏制癌症至关重要，可视化导向纳米诊疗备受关注，近红外光具有高的组织穿透性，但目前采用较多的是NIR-I探针，组织穿透能力与分辨率仍不够理想，近年来NIR-II区探针在纳米诊疗过程中使用备受关注，由于其低的背景散射和组织吸收，NIR-II区探针的荧光信噪比可以比I区的提高100倍以上，但目前NIR-II染料类仍很有限，特别是肿瘤敏感探针及智能高效纳米载体仍很缺乏。本项目设计并合成了多种带活性基团的NIR-II染料分子，特别是巯基键联、末端羧基的Flav7分子，可以与胺基的两亲性聚肽进行反应，制备得到了共轭NIR-II染料的大分子，实现了NIR-II区成像；设计并合成了纳米GdO与聚多肽结合的键合NIR-II探针体系，实现了NIR-II成像和磁共振成像双成像引导的光动力治疗体系；设计并合成了线粒体靶向的聚多肽键合近红外探针的纳米粒体系，实现了对肿瘤细胞线粒体的高效靶向递送与光动力治疗；合成了超pH超敏窄响应的感响应特性的高分子体系，并与近红外探针进行结合，实现了多种近红外荧光成像引导的化疗与光动力治疗的联合治疗体系；设计并合成了多种新型的高荧光亮度NIR-II染料分子，特别抗聚集型的染料分子，在与聚多肽高分子复合后，可有效避免聚集导致的荧光淬灭，实现了NIR-II区高效成像，同时得到的染料及纳米体系均表现出优异的光热治疗特性，并能在体内长循环，实现了多种NIR-II成像引导的光治疗体系；设计并合成了中位立体结构修饰的NIR-II染料，采用阻止H型聚集的方式，实现了高亮染料的合成，并结合聚多肽纳米粒，研究了其纳米粒的组装及解组装过程，实现了靶向的聚多肽键合近红外探针的纳米粒体系，对肿瘤细胞线粒体可高效靶向递送；设计并合成了一种双pH响应的近红外纳米粒体系，纳米粒系统可以实现对肿瘤微环境的响应性释放，并实现对肿瘤的开关型荧光，同时可以进行光动力治疗，实现了近红外引导的光动力治疗。并在此基础上完成多种智能型肿瘤诊疗一体化的NIR-II区荧光聚肽纳米功能材料的合成，为发展新型的纳米诊疗体系提供参考。发表了多篇高水平的研究论文，提交专利申请两项，已获授权一项。