基于 CuAu纳米棒-Fe3O4 核壳结构的纳米颗粒的合成及其在成像指导下的光热治疗

The development of theranostic platforms fusing diagnostic imaging and therapeutic treatment is essential to cancer therapy. Connecting different modalities simply via chemical linker or adsorption faces the challenge of possible detachment and uncontrollable size. We design and prepare a novel multifunctional CuAu nanorod/iron oxide core/shell nanostructure to integrate the magnetic properties of iron oxide and surface plasmon resonance properties of CuAu nanorods. Since the iron oxide shell directly grows on the CuAu nanorod seeds at high temperature, the multifunctional nanoprobe has excellent chemical stability. We further use PEGylated derivatives as surface ligands to modify these nanostructures, endowing them biocompatible surface. The formation of iron oxide shell is expected to enhance the photothermal stability of CuAu nanorods. External magnetic field will be employed to the magnetic carrier in order to enhance tumor accumulation. The magnetic resonance signal of iron oxide component and photoacoustic signal from CuAu component can synergistically provide deeper and wider biological information of tumor tissue, thus improve the cancer diagnostic accuracy. Finally, under the guidance of cancer imaging, the photothermal effect of CuAu nanorods can be used for photothermal therapy. The nanoprobe developed in this project integrate the targeting, diagnosis and therapy functionalities in one nanoplatform, enabling early detection of cancer, imaging guided photothermal therapy and real-time monitoring curative effect.

集肿瘤诊断与治疗为一体的诊疗剂对于癌症治疗至关重要。通过化学连接或吸附作用将不同成分整合的诊疗剂，存在组分间可能脱离并且尺寸难控制等问题。本项目基于氧化铁（Fe3O4）纳米颗粒的磁学性质和CuAu纳米棒的光学特性，拟采用有机高温晶种生长法合成以CuAu纳米棒为核，Fe3O4为壳的多组分纳米结构。此结构化学稳定性极高。通过聚乙二醇对其表面改性，可以增强纳米颗粒的生物相容性；Fe3O4 壳的形成可以增强CuAu纳米棒的光热稳定性；对Fe3O4 组分进行磁导以提高纳米颗粒对肿瘤的靶向性。利用Fe3O4 壳的核磁造影性质和CuAu纳米棒的光声成像获取肿瘤组织更深更广的信息，有利于肿瘤成像诊断的准确性。在实现多模式成像同时，利用CuAu组分在近红外区的高吸收和高光热转换率以实现光热治疗。本课题所开发的纳米探针集靶向、诊断和治疗功能为一体，有望为肿瘤的诊断定位、微创治疗和疗效的实时监测提供技术支持。

本项目主要研究内容是设计合成新型多功能纳米探针，为肿瘤的诊断和治疗提供技术支持。在此项目的资助下，我们在智能纳米探针诊疗一体化方面取得了一系列的进展，顺利完成项目预期目标。1 我们开发了有机相高温晶种生长法制备了一系列多组分无机纳米探针，并通过精确调控各组分的尺寸大小控制其性质。 2 我们利用纳米材料和放射性核素之间的特异性结合，开发了一系列针对纳米材料的放射性核素标记方法，在赋予纳米探针放射性诊疗新模式的同时，也利用核素定量追踪的能力对探针的药代特性进行研究。3 我们研究了一系列提高探针肿瘤靶向性、减低探针在正常组织堆积的方法。4 我们设计合成了一类小分子组装体探针，在实现诊疗一体化的同时，该类探针可以很快从正常组织代谢，具有优越的生物安全性。我们在诊疗一体化探针的设计合成方面取得了重要进展，在提高探针诊疗性质的同时，关注探针的代谢能力，具有重大科学意义。在Chem. Soc. Rev.、Theranostic、Nanoscale、Nano Res.等高水平期刊已发表SCI论文9篇，申请中国发明专利2项。