嵌段共聚物辅助制备Fe3O4/hybrid@Au复合颗粒及其MRI检测与光热治疗特性研究

本研究拟从生物相容的嵌段共聚物出发，设计一条简单、新颖的合成路线，利用其自组装形成球形胶束的特点，首先制备结构稳定和表面-SH功能化的超顺磁杂化胶束，然后利用原位还原法在其表面直接担载纳米金颗粒和金壳，得到一类粒径在50-200nm可调且均一、单分散、具有良好生物相容性、集超顺磁、生物靶向和光热效应等功能于一体的核-壳结构有机-无机纳米复合材料；利用它特有的超顺磁和靶向特性，研究其在肿瘤MRI检测方面的作用，与此同时，利用纳米金壳的近红外光热效应，探索它在癌细胞热疗方面的应用价值。本课题创新性地利用有机硅烷偶联剂对嵌段共聚物胶束的壳层部分进行交联，在稳定球形结构的同时实现表面的-SH功能化；另一方面，通过控制原位还原过程实现纳米金壳的直接制备。课题的完成将为制备多功能纳米复合材料开辟一条简单便捷的途径，同时还可为纳米结构材料应用于癌症的诊断与治疗提供研究基础，具有重要的学术价值和实用意义。

基于嵌段共聚物的自组装特性与溶胶－凝胶化学，利用亲水／疏水分别相溶的原理，发展一条制备有机－无机杂化纳米颗粒的新路线，制备了系列MR和荧光成像及集MRI/SERS成像与光热治疗于一体的纳米杂化材料，在癌症的MRI/荧光成像检测及其引导下的精确光热治疗展现出良好的应用前景。首先，通过将多个疏水的纳米Fe3O4颗粒引入到PS-PAA胶束的疏水核内、壳层用有机硅烷交联，制备了一类具有较高弛豫率的T2模式MR成像纳米杂化材料；其次，利用有机硅烷交联过程中在颗粒表面引入的-SH，发展了原位还原－生长制备纳米金复合颗粒的新方法，所得金纳米壳复合颗粒具有良好的单分散性、结构稳定性及优异的光热转换效率，有望作为一类在MR成像引导下的癌症光热治疗材料；同样，基于类似的路线与方法，我们通过将疏水的荧光分子引入到嵌段共聚物胶束的疏水核内，得到了多种分别具有活细胞成像、活体成像、pH响应成像和AIE肿瘤靶向成像的纳米荧光杂化颗粒，解决了硬荧光分子的憎水、荧光寿命短、易淬灭等问题；在此基础上，我们对研究工作进一步拓展，直接利用有机硅烷自缩聚形成表面带-SH的纳米有机硅球制备金纳米复合结构-多层金纳米壳或金纳米星／有机硅复合颗粒，不仅MRI/SERS成像效果得到显著的增强，还具有较高的光热转换稳定性；最后，利用嵌段共聚物PS-PAA与CTAB的协同结构导向作用，我们发展了一条制备具有较大介孔（-12 nm）的纳米介孔球材料的新路线，在基因的大量装载与高效转染方面展现出良好的应用前景。该项目的完成为利用有机嵌段共聚物调控无机纳米颗粒的结构与性能提供了一条新的思路，为在成像引导下的癌症光热治疗提供了一类新的材料。伴随着项目的完成，在Advanced Materials (4篇)、Biomaterials（2篇）、Small（2篇）、Chemical Science等期刊发表论文24篇，授权中国发明专利1项，培养博士、硕士研究生各4名。