近红外光响应型理化性质可调的智能纳米药物载体的构建

Base on the research experience on the NIR luminescent nanomaterials and the imaging guided drug delivery, the applicant aims to develop intelligent nanocapsules with physicochemical properties tunable by near-infrared (NIR) light for overcoming biological barriers. The central idea is to organically combine lanthanide doped up/downconversion nanoparticles (U/DCNPs) and the light sensitive polymers for achieving particle size-shifting, surface-charge tunability and rigidity changes. The nanocapsules with larger size, softer and negative surface charge can effectively avoid biological barriers, providing long blood circulation and achieving high tumour accumulation. Under the irradiation of NIR light, the nanocapsules correspondingly dissociate into small-sized U/DCNPs with stiffer and positively charged surface, improving tumour penetration, efficiency in drug delivery and cancer cell endocytosis.

项目申请人将在有关稀土基近红外发光纳米探针的设计及其在成像指导下的给药等前期研究基础上，针对纳米药物进入体内后所面临的各种生理屏障，结合近红外光极强的皮肤组织穿透性、优良成像能力以及良好的生物安全性，设计合成近红外光响应型理化性质可调（尺寸、表面电荷与硬度等）的智能纳米药物载体。通过近红外纳米颗粒与光响应型聚合物的有机结合，实现所制备纳米载体最初的时候能够在血液循环系统中“隐形”，并具有合适的理化性质以实现血液长循环并且易于从肿瘤血管中溢出。进入肿瘤组织后，能够在近红外光的刺激下，实现一系列理化性质（尺寸、表面电荷与硬度等）的转变，使其有利于进一步渗透到整个肿瘤组织深处，同时能够更多地被肿瘤细胞摄取，进入肿瘤细胞后能够在肿瘤细胞内特殊的微环境下快速发挥治疗作用以杀伤肿瘤细胞。

该项目针对纳米药物进入体内后所面临的各种生理屏障，发展了响应型理化性质可调（尺寸、表面电荷与粗糙度等）的智能纳米药物载体。通过将纳米药物载体与响应型聚合物有机结合，实现了所制备纳米载体最初的时候能够在血液循环系统中“隐形”，具有合适的理化性质以实现血液长循环并且易于从肿瘤血管中溢出。进入肿瘤组织后，能够在外触发或者内环境触发下，实现一系列理化性质（尺寸、表面电荷与粗糙等）的转变，使其有利于进一步渗透到整个肿瘤组织深处，同时能够更多地被肿瘤细胞摄取，进入肿瘤细胞后能够在肿瘤细胞内特殊的微环境下快速发挥治疗作用以杀伤肿瘤细胞。该项目所制备的系列理化性质可调的智能纳米药物载体为将来新型药物的开发提供研究基础和借鉴意义。该项目在新型智能纳米药物输运系统设计、稀土基近红外荧光纳米材料和介孔纳米复合材料可控合成、多模式复合治疗和成像指导下的治疗等方面取得了一系列研究成果，以通讯作者身份发表学术论文近20篇，包括Nat. Rev. Mater. 1篇、Nat. Commun. 4篇、Sci. Adv. 1篇、J. Am. Chem. Soc. 2篇、Chem 1篇、Adv. Funct. Mater. 1篇、Nano Lett. 1篇等。项目负责人在项目执行期间获教育部青年长江学者、上海市青年科技启明星、上海市青年拔尖人才等。2019年获中美纳米医药与纳米技术学会Rising Star Award。