近红外荧光/激光拉曼双模式成像技术用于肿瘤靶向细菌疫苗的体内分布研究

肿瘤靶向细菌疫苗的开发是抗肿瘤药物研发领域的重要方向。新型细菌疫苗筛选对活体动态高通量的新型分析技术提出了迫切要求。近红外（NIR）系统和激光拉曼成像系统能获取深层生物组织中的光学信号，适用于活体无损实时监测，且二者分别具有整体成像和多元检测的特性。本项目拟选用NIR荧光量子点、金纳米棒和多种NIR有机染料，采用二氧化硅和电解质高分子包覆等纳米组装方法，开发兼具NIR荧光发射和表面增强拉曼散射（SERS）信号的新型纳米复合探针作为细菌疫苗的表面光学标记材料；融合两种成像手段的技术优势，即NIR系统对探针的整体定位和激光拉曼光谱系统的多元信号识别和定量功能，实现多种标记细菌疫苗在肺肿瘤裸鼠体内的同时监测，获取各细菌疫苗的肿瘤靶向性质和体内药动学参数信息。本课题的实现将为研究细菌疫苗剂型的体内行为提供活体动态高通量的检测手段，促进新药的开发和研究。

本项目主要研究工作包括新型荧光-SERS二元纳米光学探针的设计和制备；二元光学探针的体内外光学性质研究；典型细菌的探针标记和成像方法；基于二元探针的多功能纳米诊-疗平台构建和性能评价。主要成果包括（1）获得了分别以有机荧光染料和NaYF4:Yb,Er为上转换发光纳米材料为荧光母核的二元探针结构，可作为细菌和纳米药物的标记物和载体，生物兼容性好并且易于表面修饰和功能化。（2）合成探针的光学信号在活体组织内具有较好的穿透能力，荧光和SERS信号在活体组织内检测深度可达3mm和7 mm。（3）实现了探针的多功能化。合成的石墨烯包裹、醛基修饰的SERS探针集细菌光学标记、光热杀灭并同时检测杀菌效率于一体；制备的Ag@SiO2@mTiO2壳核结构荧光-SERS复合探针探同时担载药物阿霉素用于癌症治疗，在肿瘤细胞实验中展现了二元标记和肿瘤治疗的潜在用途；合成的新型卵壳结构的纳米材料AuNR@void@mTiO2同时具有SERS成像和光热-化学复合疗治疗功能，是一个有实际应用潜力的治疗诊断平台。（4）为SERS探针技术在生物医药领域中的应用提供了有意义的实验依据和新的研究思路。发表SCI论文6篇，影响因子均大于5。培养研究生4 名。