生物相容性荧光大分子的合成以及作为抗癌药物载体的应用研究

Cancer is a serious threat to human life and social development, therefore the research and treatment of cancer is one of the research hotspots in the world. Polymeric nanoparticles have been extensively investigated as a method of anticancer drug delivery in the field of nano-medicine. This project aims to design and synthesize a series of biocompatible fluorescent polymers. Anticancer drugs and fluorescent polymers together form the fluorescent polymeric drug delivery system via covalent connection or physical encapsulation. The fluorescent polymeric drug delivery system is further studied for the treatment of lung cancer or breast cancer. The research plans are as follows: 1. Design and synthesis of a series of novel fluorescent polymers, which are amphiphilic or carry polar/reactive functional groups on polymer chains. The molecular weight and molecular weight distribution are controlled. 2. The fluorescent polymeric drug delivery system is prepared by covalent connection or physical encapsulation of anticancer drug to the fluorescent polymers. Drug loading content (DLC), drug loading efficiency (DLE) and drug release in vitro and in vivo are studied. The effect of target groups on drug release process and the effect of drug delivery system on tumor cells and tissues inhibition are discussed. 3. Fluorescence imaging technique is used to characterize the distribution of drug delivery system in cells and tissues, and the visualization of drug delivery system in vivo is realized. The effect of the fluorescent polymeric drug delivery system on cellular activities is explored. This project guided by the emerging interdisciplinary of chemistry and biology, can effectively combine nanotechnology and fluorescence techniques. Based on our previous study of the synthesis and bio-application of fluorescent dendrimers, the project is expected to be successfully achieved with remarkable results.

癌症是严重威胁人类生命以及社会发展的重大疾病，因而对癌症的研究与治疗是近期国内外研究的热点之一。本项目拟设计合成聚磷酸酯或氨基酸基的荧光高分子，通过共价连接或物理包裹抗癌药物形成荧光高分子载药系统，并深入探索其对肺癌或乳腺癌的治疗作用。具体设想：1.设计合成一系列可控的双亲性或分子链携带极性/反应性官能团的荧光聚合物；2.采用物理包覆或共价结合的方式制备荧光高分子载药系统，分析研究其载药率、包封率和药物体外、体内释放规律；并且进一步研究靶向基团对药物释放过程的影响以及载药系统对肿瘤细胞和组织的杀伤效果；3.利用荧光成像技术来表征其在细胞和组织中的分布，以实现载药系统在体内的可视化，探索此类载药系统对细胞生命活动的影响。本项目以化学生物学新兴交叉研究为导向，并有效结合纳米医学和荧光技术，以申请人在荧光树枝状大分子的前期研究为基础，科学性和可行性强，预计该项目能够圆满完成并取得显著的成果。

癌症是严重威胁人类生命以及社会发展的重大疾病，是造成死亡的主要原因之一，其发病率呈逐年上升的趋势。传统的化疗方式具有严重的毒副作用，靶向治疗效果差，肿瘤细胞易产生耐药性等不足。为了克服上述缺点，本研究通过两方面来实现癌症的精准成像及治疗：（1）设计合成荧光纳米载体用于药物的可视化精准递送及癌症化疗；并超额完成新治疗模式的探索（2）设计合成具有光热/光动力性能的聚合物用于肿瘤的光声成像指导的光热治疗及荧光成像指导的光动力治疗。.通过对莱啉染料进行不同策略的修饰，得到一系列具有可见光-近红外吸收的荧光，光热或光动力试剂。并深入探究了该系列染料的化学结构与其光学性能之间的关系。以该系列染料为核制备星形聚合物最终得到一系列具有不同功能的核壳大分子。该系列聚合物具有水溶性，优异的稳定性，很高的荧光/光热/光动力性能。其中，荧光聚合物能够发射深红色荧光，其疏水空腔能够大量装载抗癌药物喜树碱（17.5%）并将其递送至细胞核中，实现了肿瘤的化疗。光热聚合物具有近红外吸收，超小纳米粒径（~10 nm）以及超高（41%，43%，62.5%）的光热转换效率，实现了肿瘤的深部光声成像以及光热治愈。最后，光动力大分子具有长波长吸收（640 nm）,并且在激光照射下能够实现光动力性能的增强（10倍），尺寸的减小（90 nm减至10 nm）以及药物的释放，实现了肿瘤的荧光成像指导的化疗-光动力联合治疗。.综上，在分子设计方面，本研究为莱啉的化学修饰，光学性能调节及超小纳米粒子制备提供了设计思路。在应用研究方面，为抗癌药物的核递送提供了宝贵的分子库。在活体研究方面，为肿瘤深部光声成像及荧光成像提供了借鉴，并实现了肿瘤的强效抑制效果，为潜在的临床转化打下重要基础。