基于智能多肽自组装的激活式近红外荧光和给药纳米探针用于肿瘤靶向成像与治疗研究

Peptide self-assembly nanostructures have potential applications in diagnostic and therapeutic because of their inherent biocompatibility, synthetic simplicity, and cell signaling capabilities. Peptide monomer with easy chemical synthesis and functionalization plays a key role in constructing self-assembled peptide nanomaterials and their biomedical applications. This proposal aims to develop smart peptide self-assembly based nanostructures for activatable tumor imaging and therapy, which includes: 1) screening a pH-sensitive short elastin-like peptide with good assembly properties for constructing smart pH-sensitive self-assembled peptide nanostructures; 2) functionalizing peptide with near-infrared (NIR) fluorescent dyes for real time and high resolution fluorescence imaging of intracellular biomarker molecules in situ; 3) loading various therapeutic agents efficiently for target tumor stimulus-responsive drug delivery. These researches may provide an alternative tool for integrating diagnostic and theranostic functions into one platform, and also creat a new technology platform for accurate targeted therapy.

由于固有的生物相容性、合成简易性和细胞信号传导能力，使得多肽自组装纳米材料在疾病诊断和治疗方面具有潜在的应用价值。而易于化学合成和功能化修饰的多肽单体是构建自组装多肽纳米材料及其生物医学应用的关键。本项目拟结合多肽自组装技术，发展基于智能多肽自组装的激活式近红外荧光纳米探针用于肿瘤靶向成像与治疗研究，包括：1）筛选出具有良好组装性能的pH敏感类弹性蛋白短肽，以构筑pH敏感型智能多肽自组装纳米结构；2）功能化修饰近红外荧光染料，用于细胞内生物标志分子原位、实时、高分辨激活式荧光成像分析；3）高效负载各种治疗药物，构建靶向肿瘤刺激响应型药物释放体系。本项目以期为诊疗一体化以及个体化治疗提供新的思路与途径，为实现高精确度靶向治疗提供新的技术平台。

发展用于肿瘤成像和治疗的具有低免疫原性和理想的生物降解能力的可视化生物相容性纳米材料对癌症的早期诊断和治疗有着重大意义。基于多肽纳米探针、DNA组装的信号放大技术及有机荧光探针技术已成为肿瘤治疗和准确监测细胞中各生物相关物质水平的有力工具。本项目结合多肽自组装技术，发展基于多肽自组装的多功能纳米探针用于肿瘤激活式成像与治疗研究，其次做了相关拓展，开展了一系列基于氧化石墨烯的荧光猝灭能力和杂交链式反应（HCR）的信号放大技术、基于广义比值定量分析模型的荧光光谱法、支化杂交链式反应（bHCR）等生物传感新方法用于RNase H活性检测、细胞内ATP定量研究、单个细胞中单分子microRNA的原位成像检测；以及柱前衍生反相高效液相色谱法用于安坦中哌啶含量、氯氮平中肼含量、氯氮平片中乳糖含量的定量分析。本项目所取得的成果将为智能响应性荧光探针材料的设计合成与生物成像应用研究，以及诊疗一体化和个体化治疗等方面提供了新思路。