多功能纳米生物探针的制备及其分析应用研究

The combination of cancer diagnosis and treatment is of vital significance to clinical and scientific research. The purpose of this project is to construct multifunctional nanobioprobe and study the nanometer detection technology of speciality and sensitivity to cancer cells and the performance of its drug controlled release. The purpose of this project is to construct multifunctional biological nanoprobe and study the nanometer detection technology of speciality and sensitivity to cancer cells and the performance of its drug controlled release, aiming at the monotonicity of cancer diagonosis or drug controlled release. The probe can identify cancer cells and realize its analysis of visualization through its fluorescence function. At the same time, by using synergistic effect of nanometer size and combined with the loading of chemotherapy drug and temperature sensitive biological response of drug release, fluorescence imaging system of high sensitivity based on multifunctional nano assembly was realized and a new integration of diagnosis and treatment with composite function of drug transport and intelligent release was constructed. The implementation of the project will not only contribute to basic research in detecting multifunctional integration for cancer cell therapy, but also promote the further development in the field of clinical diagnosis and treatment of visualization.

将癌症诊断与治疗相结合对临床和科学研究具有重要的意义。本项目将构建多功能生物纳米探针，研究其对癌细胞具有识别功能、特异性和灵敏性高的纳米检测技术，及其对药物控制释放性能。以对肿瘤细胞识别、成像、治疗为目的，将具有荧光成像（金纳米粒子等）物质和药物控制释放功能的生物相容性温敏高分子为载体，设计多功能纳米结构，与对癌细胞具有识别的靶向基元（如叶酸、抗体等）相结合，构建可以发挥各功能基元协同作用的纳米生物探针。该探针可对癌细胞进行识别，通过其荧光功能，可实现对癌细胞的可视化分析；同时，利用纳米基元的协同效应，结合化疗药物的负载及温敏生物响应性原药释放，实现基于多功能纳米组装体系的具有高灵敏度荧光成像，以及具有药物输运和智能释放复合功能的新型诊疗一体化探针的构建。本项目的实施，不仅对用于检测治疗癌细胞纳米多功能集成的基础研究有所贡献，而且将进一步推动临床医学诊断和可视化治疗等方面的深入发展。

将识别、成像与治疗统一在同一个纳米载体中，利用纳米金的光热疗法、荧光成像以及温敏水凝胶的热敏感等性能，结合化疗药物的负载及温敏生物响应性原药释放，构建具有药物输运和智能释放复合功能的新型诊疗纳米生物探针。制备出多种含金纳米粒子的无机基元复合材料以及含噻唑、腙结构的香豆素类和含噻吩结构的查尔酮类的新型荧光分子探针。基于制备的无机纳米复合材料构建了五种新型的电化学及电致发光无酶过氧化氢和葡萄糖生物传感器，均具有高的灵敏性和稳定性。将合成的含金纳米粒子等无机纳米复合材料与温敏材料（PNIPAM）有效集成，合成出系列性能优越的温敏凝胶和微凝胶以及温敏无机纳米复合材料：凹凸棒石（ATP）掺杂的AuNPs/ATP/PNIPAM温敏复合水凝胶及其微凝胶微粒、磁性温敏纳米微粒、Fe3O4/ATP/PNIPAM复合粒子，ATP/PNIPAM复合温敏水凝胶等，对它们进行了表征及性能研究。药物控制释放研究：以乳酸环丙沙星作为模型药物，研究了ATP/PNIPAM复合温敏水凝胶对药物的释放行为，发现凹土的加入并没有影响凝胶网络结构的亲水/疏水平衡状态，释药量随着凹土的增加而增大；选用抗癌药物5-氟尿嘧啶为模拟药物，研究了纳米金温敏凝胶体外释药行为，结果表明，通过优化凝胶的配比，ATP/AuNPs的掺杂使得温敏凝胶负载更多的药物，药物释放速率随掺杂量的增加而增大，用近红外激光对释放药物平衡的水凝胶进行照射，可增加包覆药物的释放量；研究了纳米金温敏微凝胶的释药行为，在37℃下药物释放速率和释放量都优于室温条件下的。掌握了该类材料在体外药物控制释放的规律和作用机制。进而以抗癌药物二氯乙基亚硝脲为例，对载药温敏纳米粒子（简称导向药物）进行了细胞实验，对比研究了导向药物与传统药物对U251人胶质瘤细胞的作用，研究发现导向药物较传统治疗组对肿瘤的杀伤力强，具有更好的性能。为基于纳米技术的肿瘤细胞检测治疗平台的建立提供基础研究支撑，为重大疾病预警和诊疗一体化研究提出了新途径。