聚多巴胺黑色素为载体的多功能成像纳米探针设计及应用

The recent discovery of multifunctional nanoprobes (MNs) offers promising routes for imaging-directed cancer therapies. Currently available host materials for MNs mainly focus on silica. However, these silica-based MNs have not yet achieved clinical implementation, stemming from great concerns regarding their long-term biosafety. In this project, we will explore the use of naturally occurring dopamine melanin to fabricate MNs to mediate their biological delivery and elimination, which is highly beneficial for in vivo applications, because it can effectively avoid serious adverse effects caused by long-term retention of foreign substances in patients, and biodegradation of dopamine melanin can also be achieved through metabolism. A systematic study will be performed to understand the role of polydopamine in the tumour-targeting therapies, and determine whether polydopamine-based MNs are enzymatically biodegradable and induce acute toxicity during their retention in mice model. Finally, in vivo therapeutic potential will be evaluated to demonstrate the feasibility of dopamine melanin as a candidate for MNs, which should facilitate the design of multifunctional nanomedical platforms for simultaneous diagnosis and therapy of cancer.

多功能纳米探针用于肿瘤的成像分析、临床诊断和治疗不仅是目前国内外研究的一个热点领域，而且也具有巨大的实际应用前景。然而，目前构建多功能纳米探针常用的载体材料二氧化硅面临着生物安全性的问题。本项目拟以生物可降解的真黑素聚多巴胺作为载体，探索具有代表性的多功能成像纳米探针的构建新原理和新方法，系统地研究聚多巴胺载体材料在多功能纳米探针中起到的作用，及其在体外降解和体内代谢的过程和作用机制，同时评估多功能纳米探针在体外、体内的同时诊断和治疗效果，最终确定聚多巴胺是否是一个良好的构建多功能纳米探针的载体，开发出具有临床应用前景的多功能纳米探针。

多功能纳米探针用于肿瘤的早期诊断和治疗是目前国内外研究的一个热点领域，具有重要的临床应用前景。然而，目前构建多功能纳米探针常用的载体材料二氧化硅面临着生物安全性的问题。本项目以内源性生物物质真黑素聚多巴胺作为多功能成像纳米探针的载体，发展了聚多巴胺基靶向光声成像纳米探针，提供了解决含重金属聚多巴胺基成像纳米探针生物安全性的新思路，揭示了聚多巴胺黑色素纳米探针降低脑损伤的机制。在此基础上，利用类多巴胺分子作为模板发展了基于缺陷工程策略的活性氧自由基调节方法和卵巢癌标记物识别新方法，建立了基于C5N2纳米探针的细胞核靶向平台。项目执行期间，在J. Am. Chem. Soc.(3篇), Angew. Chem. Int. Ed. (3篇)等SCI期刊发表论文18篇，其中影响因子大于10的SCI论文11篇，申请和授权发明专利4件，部分研究成果获吉林省自然科学一等奖，提出的聚多巴胺纳米探针设计策略和关键材料被英国剑桥大学Fruk教授团队、美国加州大学洛杉矶分校Weiss教授团队、美国加州大学圣迭戈分校Rinehart教授团队、美国华盛顿大学圣路易斯分校Singamaneni教授团队和法国巴黎萨克雷大学Makky教授等国际同行使用和认可。作为大会主席主办了3届国际电分析化学会议(2017年、2019年和2021年)。