基于贵金属纳米簇的可激活型肿瘤诊疗探针的构建及其在肝癌诊疗中的应用

With the development of cancer diagnosis and therapeuty, it has witnessed the rising of theranostic probes, which combine the area of photodynamic therapy and fluorescence assay. Among them, the tumor-specific activatable probes based on Förster resonance energy transfer have shown great application prospect in current cancer research, due to their excellent selectivity and minor side effects. However, in the common energy acceptors, it is hard to modify their photophysical properties of small-molecule or solve the steric-hindrance of nanomaterials. As a result, the previous activatable probes have faced with poor flexibility, low stability, and difficult delivery. To overcome these problems, this project intends to develop the novel activatable theranostic probes using noble metal nanoclusters (NM NCs) as the energy acceptors of photosensitizers, and apply the as-constructed probes to liver cancer theranostics. Equipped with the ultra-small size, tunable photophysical property, and flexible synthesis, the study focused on NM NCs will provide a new method to overcome the dilemma in the previous probes. The implementation of this project will enlarge the choices in the design of activatable probes, thus promotes the practical application of theranostic probes in biology and medical science.

将光动力治疗与荧光分析技术相结合的诊疗一体化荧光探针是癌症诊断治疗的一个新策略。利用Förster共振能量转移技术来调控探针活性，从而构建可激活型肿瘤诊疗探针，能够提高探针的肿瘤特异性，降低治疗的副作用，是癌症研究领域重要的新方向。然而现有的能量受体材料中，小分子的光物理性能调控困难，纳米颗粒及纳米片的尺寸较大，使得目前的探针构建存在灵活性低，或体系稳定性差，体内运输困难等不足。为了解决上述问题，本项目拟探索利用贵金属纳米簇（NM NCs）作为光敏剂的能量受体来构建新型可激活型探针，并应用于肝癌的诊疗；利用NM NCs接近分子尺度的超小尺寸，可调的光物理性质，灵活的制备方式来克服以往探针构建中面临的困境，为可激活型诊疗探针的设计提供一种新的技术手段，突破方法学基础研究的难题，并促进这类探针的生物医学应用。

本项目旨在研究基于贵金属纳米簇（NM NCs）作为光敏剂能量转移受体的可激活型诊疗探针的构建及应用。围绕这一目标，本项目为了实现探针构建中能量转移供/受体之间的光谱灵活匹配，以不同生物分子为配体，采用多种合成方法，稳定制备了具有不同光物理性质的金和银纳米簇，且开发新型的离子掺杂方式，发展了一种简单方便的纳米簇光学性能调控方法，可有效对纳米簇光学性能进行连续调节。本项目选用水溶性良好，易修饰与组装的氮化碳（C3N4）材料作为光敏剂，制备了不同形貌尺寸的光敏剂材料，考查并优化了其生物应用性能，探索了光敏剂材料与NM NCs之间的组装方式，实现了性能良好的光敏剂与NM NCs的合理组装，构建了可激活型探针（C3N4-NCs）。通过NM NCs与光敏剂之间的能量转移，有效实现了光敏剂活性的调控。在此基础上，进一步利用人肝癌活细胞为生物实际样品，以肿瘤细胞中过量表达的谷胱甘肽为激活目标物，考查了探针在活细胞中的诊断及光动力治疗效果，验证了所构建探针（C3N4-NCs）的实际样品应用能力。本项目建立了基于NM NCs作为光敏剂的能量受体的诊疗探针活性调控新方法，构建了可激活型诊疗探针（C3N4-NCs），为可激活性诊疗探针的设计提供了新的技术方案，发表SCI论文6篇，中文期刊1篇，参与合作培养硕士研究生3名。研究工作将持续深化。