肽靶向稀土上转换发光纳米材料-BODIPY光动力学治疗系统的制备与应用

Photodynamic therapy (PDT) based on upconversion nanomaterials is an emerging treatment modality，which have wide application prospect. However, poor targeting performance, weak photostability of photosensitizers and the combination between photosensitizers and upconversion nanomaterials is not firm, all of these drawbacks seriously limit its development. This project aims at preparing a series of peptide targeting upconversion nanomaterials-BODIPY conjugates for photodynamic therapy applications based on previous researches on PDT system. To improve the efficacy of photodynamic therapy: (I) BODIPY with excellent photostability and high singlet oxygen quantum yield will be used as the photosensitizers; (II) LHRH with strong ability of tumor-specific identification will be used as the targeted molecular; (III) Covalent bonding will be adopted to integrate the upconversion nanoparticles and the photosensitizers. The project will pay special attention to the factors affecting the therapy efficiency such as the particle size, the method of administration and the targeted distribution in vivo, to obtain a PDT system with excellent therapeutic effect and some meaningful targeting data. These findings will promote the development of new PDT system.

上转换发光纳米材料的光动力学治疗系统是一种新兴的治疗肿瘤的形式，具有广阔的应用前景。然而，其无靶向性、光敏剂的光稳定性弱、光敏剂与上转换发光纳米材料的结合不牢固等缺点严重的限制了其发展。本项目拟在以往“稀土上转换发光纳米材料光动力学治疗系统”研究工作基础上，以光稳定性优异、单线态氧生成量子产率高的二氟化硼二吡咯甲川（BODIPY）为光敏剂，以肿瘤特异性识别能力强的促黄体激素释放激素（LHRH）为靶向分子，以共价键合的方式将稀土上转换发光纳米粒子和光敏剂牢固结合，制备一种肽靶向稀土上转换发光纳米材料-BODIPY光动力学治疗系统(UCNPs-BODIPY/LHRH)。考察材料粒径大小、不同给药方式等对肿瘤治疗效果的影响，考察材料的体内靶向分布情况，力争获得一种肿瘤治疗效果显著的光动力学治疗材料和一些有意义的靶向数据，推动稀土上转换发光纳米材料光动力学治疗系统的发展。

在本项目执行的三年时间里，我们围绕稀土上转换发光纳米材料光动力学治疗这一课题，进行了大量的实验研究，设计合成了系列基于稀土上转换发光的生物医用材料，系统的开展了稀土上转换多模诊疗系统的合成与性能研究工作，为发展新型多功能稀土上转换生物医用材料提供了可靠的数据基础，取得了系列科研成果，主要包括：.1. 构建了一种UCNPs(NaYF4:Yb,Er@NaYF4)-BODIPY光动力学治疗系统，实验表明该材料具有较好的单线态氧生成量子产率，并测试了其对人卵巢癌细胞A2780和人卵巢癌细胞SK0V3的细胞毒性。向上述UCNPs(NaYF4:Yb,Er@NaYF4)-BODIPY中引入靶向基元LHRH，初步获得了一些有意义的靶向数据，为后续的研究提供了理论基础。.2. 构建了一种UCNPs(LiLuF4 @ LiGdF4:Yb,Er/Tm)多模成像系统，该系统的UCL比同尺寸的NaGdF4:Yb,Er/Tm要高，可以用于细胞和活体荧光成像，同时由于RE3+的存在，可以用于MR和CT成像，是一种具有良好应用前景的多模成像系统。.3. 构建了一种PDA@UCNPs多功能诊疗系统，该系统既可荧光成像用于肿瘤的诊断，又可以进行光热力学治疗。由于引入PDA，有效的增加了光转换效率，改善了生物相容性，提高了肿瘤治疗效果。.项目执行期间共发表SCI路论文11篇，包括Biomaterials，Chem. Asian J.，Phys. Chem. Chem. Phys., ACS Appl. Mater. Interfaces, CrystEngComm, Tetrahedron Lett., Chem. Res. Chin. Univ., Inorg. Chem., Nano Research等国际著名学术期刊，培养硕士研究生3名，参加国内学术会议2次。