骨架荧光/药物输运双功能介孔氧化硅纳米结构与性能

本项目针对一种乳腺癌，通过设计一种生物安全的、且集高效可控的药物输运与光学成像于一体的双功能纳米结构，以实现癌症的同步诊断与治疗，对于癌症等重大疾病的诊治具有重要的科学意义。本项目以一种具有药物装载与输运功能的缺氧型介孔氧化硅作为基体，采用在介孔氧化硅骨架中原位产生氧缺陷发光中心和富硅微区（硅团簇和硅量子点）发光中心的创新性设计方法，构建一种新型的骨架发荧光、且荧光性能可原位调控的诊治型荧光介孔氧化硅纳米结构。并揭示其发光机制、明确其发光性能与骨架结构和组成之间的关系，为进一步设计综合性能优异的诊治型纳米结构材料提供思路和理论指导。然后将这种诊治型荧光介孔氧化硅纳米结构连接上肿瘤靶向性肽链，装载上模型抗癌药物，通过建立乳腺癌细胞模型和动物模型，评价此纳米结构在体外细胞水平、体内动物水平的药物输运与缓控释性能和同步光学成像性能，初步探索其在乳腺癌诊治中的应用价值。

本项目设计合成了两种新型荧光介孔氧化硅纳米材料，并调控了其发光性能，揭示了其发光机制，评价了其药物担载能力、药物输运与释放性能、及同步光学成像性能，并对其进行靶向分子修饰，研究了其靶向诊治性能。原创性地提出使用一种特殊的硅源，以一种简便而高效的合成途径，合成了一种生物安全的、集药物输运与光学成像于一体的缺氧型介孔氧化硅基纳米材料，在疾病的同步诊断与治疗中将具有较大的实用价值。进一步提出在缺氧型介孔氧化硅中原位析出硅纳米晶的纳米制造技术，提出保留表面活性剂胶束在介孔中并原位碳化的纳米制造技术，合成了一种兼具近红外发光和靶向传输疏水性药物的新型靶向诊治型纳米药物，开拓了介孔氧化硅基纳米诊治体系的生物医学应用研究。..对介孔二氧化硅进行TAT肽链修饰，首次构建了核靶向纳米药物传输体系，进行了核靶向化学治疗。进一步将其用于抗肿瘤多药耐药，成功地实现了对多药耐药性癌细胞核进行靶向药物输送，绕开了药物外泵效应，更直接有效地杀死了多药耐药性癌细胞，对于抗肿瘤多药耐药研究具有重要意义。该疗法极大地提高了药物治疗效率，在靶向药物传输领域具有重要的科学意义。进一步，我们首次提出对介孔二氧化硅进行双靶向修饰，在体内外成功是实现了肿瘤组织—肿瘤细胞—细胞核的多重连续性靶向，在治疗17天后成功抑制并消融了肿瘤组织，极大地提高了药效、减少了用药量，并降低了抗癌药物的毒副作用，具有非常大的应用前景。首次提出采用全基因谱检测的方法，探究了介孔二氧化硅基纳米抗癌药物传输体系的细胞毒性机制研究，对于纳米抗癌药物传输体系的设计具有重要的理论指导意义。..模拟骨组织中羟基磷灰石纳米晶的形成，首次使用Fetuin蛋白在体外成功抑制了羟基磷灰石晶体的长大，可控合成了一种粒径和孔径可控的新型棒状介孔羟基磷灰石纳米晶体。合成的介孔羟基磷灰石纳米晶体具有大的孔径和较小的粒径，因而具有较高的大分子蛋白药物担载能力、较强的药物缓释能力及优异的细胞内药物传输性能，表现出潜在的生物应用前景。..在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Biomaterials等高影响力杂志发表论文17篇（其中6篇第一作者论文，11篇指导研究生论文，平均影响因子9.7）；撰写了一部书章；申请了2项国家发明专利，并均获授权。荣获了中科院卢嘉锡青年人才奖、玛丽居里人才奖等奖励。联合培养博士研究生2名。