含稳定亲水性螺旋聚异腈的功能化嵌段共聚物的精密合成、组装及应用研究

With the rapid development of synthetic chemistry and nanomedicine, polymer based nanocarriers have attracted increasing attention in the fields of biomedical imaging, diagnosis, and drug delivery. Herein, several kinds of diblock copolymers containing stable hydrophilic helical poly(isocyanide) chains will be prepared. By means of co-micellization and self-assembly approaches, well-defined spherical complex micelles with high efficient cell-penetrating and targeted performance, as well as individual dyes and anti-cancer drugs encapsulated can be achieved, which endow them fluorescent, near-infrared, and photoacoustic multi-mode imaging ability, and synergistic photothermal- and chemo-therapy functionalities. We will investigate the controlled chain growth manner of diblock copolymers in detail and optimize the assembly conditions and parameters to achieve multifunctional theranostic nano reagent. Moreover, the relationship of helical chain, guanidine group, and folic acid will be established. We speculate that the developed platform with combined advantages including promoted membrane permeation, targeted performance, fluorescent and photoacoustic imaging, drug delivery, photothermal therapy, as well as chemotherapy may indeed be a new encouraging alternative to ablation of tumor tissue.

随着合成化学与纳米医学的飞速发展，高分子基纳米载体在生物医学成像、诊断、以及药物输送等领域中的应用研究受到越来越多的关注。本项目中，拟制备多种结构稳定含亲水性螺旋聚异腈的二嵌段共聚物，借助共胶束化与自组装手段，获得一系列结构明确、同时含有两种染料分子与药物分子、以及兼具高效跨膜性和靶向性的功能型纳米复合胶束，使得该胶束同时具有对肿瘤部位的荧光、近红外、光声多模式成像与光热治疗、化学治疗协同的“诊疗一体化”功能。将详细研究新型嵌段共聚物合成的可控性，优化组装条件及参数以期获得载药率高、成像灵敏度及分辨率高、光热转换效果好、光热与化学治疗协同的“诊疗一体化”纳米试剂；此外，还将详细探讨亲水性螺旋聚异腈链与胍基、叶酸分子的协同作用，建立三者之间的联系，获得基础数据；该系列研究成果将为癌症的早期诊断与干预治疗提供一种基于螺旋聚异腈的新型纳米试剂。

本项目中，我们借助活性自由基聚合及配位聚合等手段，合成了一系列结构稳定含亲水性螺旋聚异腈的嵌段共聚物，借助共胶束化与自组装手段，对该系列聚合物的自组装行为、光学性质、降解行为、以及生物医学应用进行了详细研究。我们发现表面带有正电荷修饰的亲水性螺旋聚异腈具有快速穿透细胞膜的特性，最快在2分钟即可看到细胞内的明显荧光，是一种潜在的细胞穿膜肽替代物。同时，制备了含有染料分子的螺旋链修饰的两亲性嵌段共聚物，获得了兼具高效跨膜性和靶向性的功能型纳米复合胶束，该系列胶束同时具有对肿瘤部位的荧光、近红外、光声多模式成像与光热治疗、化学治疗协同的“诊疗一体化”功能。借助于共聚合手段，合成了主链型前药共聚物。所得共聚物可以通过过肿瘤微环境触发主链的完全降解，释放活性治疗剂，使其成为理想的受控药物递送载体，并适合快速体内代谢。该系列研究成果将为癌症的早期诊断与干预治疗提供新型的纳米试剂。此外，细胞内大分子物质向胞外的运输与细胞的功能实现有着至关重要的联系，我们通过人工构筑仿细胞内大分子的胞吐现象，借助于停流光谱仪，实时跟踪带电荷的高分子链（模仿细胞内大分子）通过多孔高分子壳层（模仿细胞膜）的动力学过程，通过调节高分子壳层的厚度、交联密度、以及孔径大小，获得了一系列动力学尺度的基础研究数据，为实际胞吐现象提供了一定的理论依据。本项目取得的研究成果已经在Macromolecules，ACS Appl. Mater. Interfaces，Macromol. Rapid Commun., Polym. Chem.等国际知名刊物上发表研究论文12篇；授权发明专利3项。培养研究生8名。