肿瘤激活型荧光探针介导的诊疗一体化多功能介孔纳米荧光材料的设计、制备及性能研究

Cancer diagnosis and therapy are one of worldwide problems, and it is a great significance for medicine to solve this problem. Combination of diagnosis and therapy is the development trend. In this project, we will prepare multi-functional mesoporous silica nanoparticles with OFF-ON fluorescent sensor, folate, hydrazone bond link, and coumarin, which is a novel, multi-functionalized fluorescent nanomaterial for cancer diagnosis/therapy. Under the direct of enhanced fluorescence, the drug release can locate in tumors. Meanwhile, light and pH dual responsive system ensures that the drug release is under control. These methods will obviously decrease the toxicity of cancer drug. Here, we establish a method of cancer diagnosis/therapy with dual responsive drug delivery under the guide of OFF-ON fluorescent sensor, which provides a new way of combination diagnosis and therapy for cancer.

肿瘤的监测和治疗是世界性难题之一，所以高灵敏地诊断早期肿瘤和无副作用地治疗具有重大的意义，而诊疗一体化是肿瘤监测和治疗的发展方向。本项目通过将肿瘤微环境激活型近红外荧光探针、具有肿瘤靶向功能的叶酸、pH和光敏感的β-环糊精和香豆素配合物固载于介孔纳米硅材料，制备获得一种新型肿瘤诊疗一体化多功能介孔纳米荧光材料。本项目首次提出了用肿瘤激活型荧光探针指导药物定点释放，建立了增强药物释放定位效果的方法；同时，利用远程光控和肿瘤酸性环境响应双通道共同控制药物释放，提高了药物释放的可控性。本课题制备了一种激活型荧光探针指示下、双通道共同控制药物释放的新型介孔纳米荧光材料，通过增强药物释放的定位效果和可控性解决肿瘤早期诊断和治疗过程中毒副作用大的难题，为肿瘤的诊疗一体化提供新的思路与方向。

目前临床上的治疗药物主要是靠小分子药物，但是这些小分子药物有一些缺点，例如溶解性不好、细胞膜穿透性不好和不能到达靶点导致副作用。为了解决这些问题，可控药物传输体系逐渐发展起来。目前报道的可控药物传输体系主要是靠一种或者分开的多种手段进行控制药物释放，本项目为了实现更精准的给药，开发了pH和光两个手段协同控制的药物释放体系。基于MCM-41介孔纳米硅球，我们通过亚胺键将β-环糊精和偶氮苯进行表面修饰，偶氮苯和环糊精配位后可以有效的阻碍孔道内药物的释放。只有在酸性条件和光照同时满足时环糊精才能离开材料表面，从而药物才能大量的释放。我们还测试了释放过程的开关效果，结果表明本项目制备的药物传输体系可以开关的控制药物部分释放。最后通过斑马鱼生物测试发现我们制备的药物体系可以实现在生物体的药物传输，具有一定的潜在应用。在项目的支持下，我们还进行了一些研究计划外的工作。1）设计并合成了pH和乏氧双通道荧光探针，该探针实现了对酸性和乏氧微环境的双重检测，因此能够更加精准的肿瘤细胞成像；2）设计、制备了具有核壳结构的荧光示踪介孔纳米硅负载的非均相手性催化剂，该催化剂可用于催化不对称氢转移反应，而且可以通过简单的荧光示踪跟踪催化剂的回收情况；3）设计合成了基于氟硼二吡咯（BODIPY）的次氯酸根离子荧光探针，该探针能够高灵敏高选择性的实现对次氯酸根离子的检测，检测限可以到达0.93 nmol/L。我们还对其检测机理做了研究，发现检测过程涉及到氧化自由基的反应过程。