尺寸可控的纳米金属有机框架近红外光敏探针用于肿瘤靶向可视化精准治疗研究

Photodynamic therapy (PDT) is a minimally invasive tumor therapy that combines three nontoxic components, a light source, a photosensitizer (PS) and reactive oxygen species (ROS), to trigger cell apoptosis and necrosis. The development of novel PS with strong absorption in near infrared region, rapid selective targeting cancer cells, enhanced permeation and retention (EPR) effect, and wide therapeutic window, exhibits very important science value and realistic significance. Emerging metal-organic frameworks (MOFs), as a new types of inorganic-organic hybrid porous materials, has attracted great attention in the coordination chemistry and material science, due to their controllable synthesis , high porosity, large specific surface areas and adjustability of the pore structure. In this project, we will design and synthesize a series of near-infrared organic ligands to design and prepare novel nano metal-organic frameworks (NMOFs) and discover new photosensitizer probes. Simultaneously, we will explore the corresponding PDT therapeutic effect combining with fluorescence imaging. This research will provide not only new strategies for the development of novel practical photosensitizer probes for accurate photodynamic therapy, but also a new approach to improve the effect of tumor treatment.

光动力学治疗（photodynamic therapy, PDT）是一种基于激发光、光敏剂(PS)和活性氧(ROS)的新兴微创肿瘤治疗技术。开发在近红外区吸收强、能够快速选择性靶向肿瘤细胞、能在肿瘤细胞内有效富集和驻留、治疗窗口宽的新型光敏材料具有重要的科学价值和现实意义。金属有机框架材料(MOFs)作为一种组成可调、孔隙率高、比表面积大、孔壁可修饰的新型无机－有机杂化多孔材料近年来已成为配位化学和材料科学的研究热点。本项目以构筑新颖的聚合结构、筛选合适的光敏探针、发现新的构效关系并开发新型功能材料为目的，拟选用一系列近红外羧酸桥联配体与不同金属离子组装，构筑系列具有光动力学治疗和可视化荧光成像双功能的纳米金属有机框架近红外光敏探针，并结合可视化荧光成像功能实时评估 PDT 治疗效果。该研究成果将为光动力学精准治疗提供新材料和新方法，为提高肿瘤治疗效果提供新途径。

癌症是严重危害人类健康的重大疾病之一，并且其发病率呈逐年攀升趋势，因此癌症的有效诊治对人类健康具有至关重要的意义。金属有机框架材料作为一种组成可控、孔隙率高、比表面积大、孔壁可修饰的新型无机－有机杂化多孔材料近年来已在诊疗领域展示了非常可观的潜在应用价值。本项目围绕“构筑新颖的聚合结构、筛选合适的光敏探针、发现新的构效关系并开发新型功能材料”的研究目的，选用近红外羧酸桥联配体与不同金属离子组装，构筑了具有光动力学治疗和可视化荧光成像双功能的靶向性混金属纳米金属有机框架近红外光敏探针，并成功评估了其光动力学治疗效果；基于金属有机框架材料的多功能性，在肿瘤微环境可激活的靶向性光敏探针响应位点的筛选过程中，发展了灵敏的纳米金属有机框架荧光探针用于细胞内活性小分子、体液中阴离子的灵敏检测，该成果将为进一步的诊疗研究提供材料基础。另外，我们在材料合成过程中还发展了一些疾病诊疗相关的手性胺的识别分离和合成的新方法，将为有效的癌症等重大疾病治疗提供新的材料和方法。项目执行期间已在Angew. Chem. Int. Ed.、Nanoscale、Anal. Chem.、Chem. Commun等杂志上发表SCI论文12篇；授权国家发明专利1项；相关成果获得2020年度山东省高等学校科学技术奖一等奖 (1/3)。