对GLUT高亲和的含糖聚合物的设计合成及微纳调控

Glucose Transporters (GLUT) are a group of membrane proteins, among them, GLUT1 has high affinity toward glucose, is found in almost all the cancer cell lines and over-expressed in many human tumors. Cells have been found to behavior differently to nanoparticles with different chemical composition,size and shape. They also respond to extracellular enviroment changes at the nanoscale level. The main aim of the project is to design and synthesize glucose-containing glyco-materials regulated both in the molecular and nanoscale levels,and to investigate their interaction with cells expressing GLUT and their effect on the proliferation and migration of cancer cells, which will benefit cancer detection, treatment and related medical materials. Living radical polymerization and especially Cu(0) catalytic system are used in the project to make well-defined glycopolymers with narrow PDI and different topology. On the basis of design and control of glycopolymer synthesis at the molecular level, the aggregation behaviors of glycopolymers in water are investigated, glyco-particles and glyco-surfaces with different shape and pattern in the micro- and nanoscale level are synthesized. Template-assisted synthesis is used to make nanoparticles with various shapes. e-beam lithography and nano-printing in combination with living radical polymerization are used to make glycol-surface with nano-patterns.

葡萄糖转运蛋白（GLUT）是分布在细胞膜上的跨膜蛋白，GLUT1与葡萄糖有较高的亲和力,并已发现在许多人类肿瘤中高表达。研究发现细胞对胞外粒子的化学成分、大小和形状以及外环境在纳米尺度上的变化都具有明显的响应性。本项目通过在分子水平（化学成分结构）和微纳尺度两个层次上的调控来设计合成含（葡萄）糖聚合物并研究与表达GLUT细胞的相互作用和对特异细胞生长和迁移的影响，从而设计合成更好的用于癌症检测和治疗的医用含糖聚合物材料。主要工作是利用传统活性自由基聚合以及零价铜催化体系，制备结构和分子量可控、分子量分布窄的不同拓扑结构含糖聚合物。在分子设计的基础上进一步进行微纳尺度的调控，研究聚合物在水相中的自组装聚集行为，利用模板合成法结合活性自由基聚合制备具有不同形状特别是非球形的含糖纳米粒子以及图案化的含糖聚合物。研究所合成的含糖聚合物材料与特异性细胞的作用。

本项目通过在分子水平（化学成分结构）和微纳尺度两个层次上的调控来设计合成含（葡萄）糖聚合物并研究与表达葡萄糖转运蛋白（GLUT）细胞的相互作用和对特异细胞生长和迁移的影响，从而设计合成更好的用于癌症检测和治疗的医用含糖聚合物材料。在本项目中，我们围绕“对GLUT 高亲和的含糖聚合物的设计合成及微纳调控”的主题，研究工作主要包括不同成分含糖聚合物的合成方法学、基于所合成含糖聚合物的纳米材料制备以及与蛋白和细胞的作用与调控三个方面。建立了零价铜一锅法合成含糖聚合物的方法，并且拓展了光聚合与酶催化等新体系；建立了将无机纳米粒子合成以及仿生化学和“硫醇-烯”点击化学结合来制备均一性好、形状可控的含糖氧化铁纳米粒子的方法；建立了含糖聚合物作为光刻胶构建纳米图案表面，以及结合呼吸图案法、拉伸起皱等物理手段与多巴胺含糖共聚物制备取向图案化的双层结构含糖聚合物表面的方法；利用所合成材料，研究了与细胞内吞、生长的影响，并且进一步制备了靶向癌细胞的多功能纳米粒子以及抓取循环肿瘤细胞的含糖聚合物功能材料。