用于活细胞内多种肿瘤标志物同时检测与成像的功能纳米荧光探针的设计与合成

Tumor markers are a kind of biochemical substances in tumor tissues, which can be produced as a response to the presence and development of a tumor. Accurate detection of tumor markers holds great promise for early cancer detection and diagnosis. The project is to assemble biocompatible gold nanoparticles and nucleotide sequences, polypeptide chains and targeted ligands, which construct multi-color functional fluorescent nanoprobes for simultaneous detection and imaging of multiple tumor markers in living cells. These nanoprobes can detect and image simultaneously various types of tumor markers in living cells. Compared to the single tumor marker detection, this strategy can effectively prevent "false positive" results. Furthermore, a highly selective and sensitive method can be established for simultaneous detection of multiple tumor markers. We anticipate that the current approach could offer more comprehensive and reliable information for improving the accuracy of early cancer detection and evaluating the changes of tumor markers with the development of cancer.

肿瘤标志物是在肿瘤组织中反映肿瘤存在和生长的一类生化物质，对肿瘤标志物的准确检测是癌症早期发现和诊断的关键。本项目将生物亲和性好的金纳米粒子和核苷酸序列、多肽链以及靶向基团进行可控组装，构建能够实时检测和成像活细胞内多种肿瘤标志物的多色功能纳米荧光探针。该探针能够同时对活细胞中多种不同类型的肿瘤标志物进行实时检测与成像，可以有效避免单一检测某一种肿瘤标志物可能产生的"假阳性"结果，进而建立高灵敏度、高选择性同时检测多种肿瘤标志物的方法，为提高癌症早期检测的准确性和判断肿瘤发生发展过程中肿瘤标志物的变化提供详细可靠的信息。

恶性肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病之一，其发病率呈逐年上升的趋势，因此肿瘤的诊断及治疗对人类健康具有至关重要的意义。纳米载体因具有稳定性高、生物相容性好、易修饰等优点，在肿瘤相关的分析、检测、治疗等领域展示出了强大的优越性。基于此，本项目主要发展了两类体系：一类为基于分子组装体的高灵敏、多组分检测活性物质的功能性纳米荧光探针；另一类为基于分子组装体的可控、靶向释放药物的纳米药物载体。项目执行期间共发表SCI论文26篇，包括ACS Nano 1篇，Chem. Sci. 3篇，Anal. Chem. 8篇，Chem. Commun. 5篇，其中影响因子大于5的文章24篇。在2015年获得山东省自然科学基金杰出青年基金资助，2016年获得泰山学者青年专家称号，2016年获山东省高等学校科学技术一等奖（1/4），2016年获山东省自然科学一等奖（3/4），2016年获山东高校十大师德标兵提名奖，2015年获山东省优秀本科生指导教师。圆满完成了项目预定目标。本项目在高灵敏检测多种活性物质的研究中，利用四色纳米荧光探针，实现了细胞内多种mRNA的检测和成像；发展了一种具有高度选择性和瞬时性的纳米探针，用于细胞和活体内抗坏血酸的检测和成像；对疾病相关的多种miRNA、mRNA和MMP进行了同时检测与成像。另外，设计了一种肿瘤标志物mRNA激活的纳米载体，实现了肿瘤细胞的多模式成像和治疗；设计了肿瘤组织微环境特异性响应的纳米诊疗制剂，实现了肿瘤特异性的光声成像和光热治疗；发展了细胞核靶向的纳米载体，通过长时间抑制目标基因的表达降低了癌细胞的成瘤能力；通过同时沉默多种基因实现了对癌症的高效治疗；制备了多锁纳米药物载体，实现了癌细胞中药物的可控释放，达到特异性杀伤癌细胞的目的；基于介孔二氧化硅和可逆单链DNA阀构建温控纳米药物载体，实现了药物在肿瘤部位的精准释放。