基于BODIPY的靶向亲水型近红外荧光探针的构建及生物学性能评价

Aiming at the lack of appropriate emission wavelength range, accurate targeting and good hydrophilicity in the early diagnostic imaging, this project intends to design and prepare a variety of novel BODIPY fluorescent probes to detect tumor tissues early. They include two aspects of research details: (1) A series of new BODIPY dyes will be synthetized by modifing their structures, which their emission wavelengths are greater than 700 nm. These modifications will avoid the interference from live animals spontaneous fluorescence. (2) As carriers, a novel protein HFB could self-assemble and coat BODIPY dyes, then bonded with some RGD peptides. The BODIPY fluorescent probes will improve their tumor targeting and hydrophilicity, and provide theoretical basis and experimental data for clinical application in the future.

针对目前临床早期肿瘤显像诊断中缺少适宜发射波长范围、精准靶向性和良好水溶性荧光探针的问题，本项目拟设计并制备出多种可应用于活体动物肿瘤组织检测的BODIPY类荧光探针，以期拓宽探针的波长范围，提升对于肿瘤组织的靶向性，改善探针的水溶性。项目共包括两方面的研究：（1）通过结构修饰，设计合成出发射波长大于700nm的新型BODIPY类近红外荧光染料，以解决来自活体动物体内自发荧光干扰问题；（2）将一种新型蛋白质HFB作为BODIPY类染料亲水性的载体，通过自组装作用包覆BODIPY类染料，将RGD多肽等靶向基团连接到HFB上，得到具有靶向性和水溶性的近红外荧光探针，为其将来应用于临床肿瘤组织的早期诊断提供理论基础和实验依据。

针对临床上早期肿瘤显像诊断中所用荧光探针缺少适宜发射波长范围、精准靶向性和良好水溶性的情况，本项目设计并制备出多种可应用于活体动物肿瘤组织检测的BODIPY类荧光探针。通过结构修饰，合成出系列荧光波长大于700nm的新型BODIPY类近红外荧光染料，解决了来自活体动物体内自发荧光干扰问题；将一种新型两亲性疏水蛋白HFBI-RGD作为载体，通过自组装作用包覆BODIPY类染料，得到具有肿瘤靶向性和水溶性的近红外荧光探针，通过生物学实验证实其具有良好的性能，为将来应用于临床提供了理论基础和实验依据。.在此基础上，本项目还拓展了BODIPY类荧光探针的功能和应用范围。在保留其定位肿瘤的诊断功能的基础上，依靠BODIPY类染料优异的光学性能，又开发出光动力学治疗和光热治疗功能，即通过光激发BODIPY染料，产生单线态氧和热量，杀灭肿瘤细胞和组织，发挥治疗肿瘤的作用，将荧光诊断、光动力学治疗和光热治疗三者合一，达到光诊疗一体化目的。 .本项目尝试采用多种材料构建结构新颖的具有核-壳结构的光诊疗一体化纳米粒子，如两亲性的脂质体、聚乙二醇-BODIPY、壳聚糖-BODIPY、BODIPY类MOF等材料，兼具了荧光成像、光治疗和化学治疗效果，结果表明协同治疗表现出比单一治疗具有更好的肿瘤治疗效果，荧光成像辅助肿瘤定位和药物示踪，实现了肿瘤治疗的可视化，提高治疗的精确度和效果。因此，诊疗一体化纳米粒子具有诸多优势，是将来应用在肿瘤治疗的潜力药物。