华东理工大学郭志前课题组：单组分自组装-近红外双模式实现前药的实时监测

中国科学：化学中国科学化学 2022-06-22

瞄准医学临床检测中的重大需求，发展面向生命健康、环境生态应用的近红外功能染料的主要难点是在复杂环境下强化染料的识别性能。面对染料从体外到细胞，再到体内的应用环境变化，提升应用体系在复杂环境下的选择性和灵敏性，有效避免非特异性激活是发展功能识别染料面临的重大挑战。

近期，华东理工大学郭志前教授团队发展了序列响应型的近红外识别染料，创新性地提出了单组分自组装近红外荧光前药策略。他们充分利用菁染料（Cy）衍生物双边可修饰性，在其一端共价桥接了双硫键与抗癌药物喜树碱（CPT），在另一端引入带有生物素基团（Biotin）的亲水性PEG低聚物。通过该策略获得了系列具有不同亲、疏水比例的前药分子BP_n-Cy-S-CPT（n = 0、5和20）（图1）。研究表明，只有BP₂₀-Cy-S-CPT才能够形成均一、稳定的纳米自主装体。该组装体能够实现荧光、光声信号的协同放大，具有“1 + 1 > 2”的显著优势。具体而言，前药在815 nm处的初始荧光信号与光声(PA)信号相协同，可以分别用于追踪前药在活体中的分布和运输。在肿瘤部位，内源性GSH触发CPT释放，伴随着荧光信号从815到660纳米的显著蓝移。活体实验研究表明，BP₂₀-Cy-S-CPT自组装体具有优异的序列多重靶向性能（被动、主动和可激活的靶向性）（图 2）。

图1 通过分子工程策略构建单组分自组装纳米前药：（1）荧光和光声信号协同放大；（2）兼顾高时空分辨率；（3）序列多重靶向性能（被动、主动和可激活的靶向性）。

图2 荧光、光声双模式成像，实时监测前药分子活体运输、分布和释放行为。

该工作将双模式荧光、光声成像集成于单一组分诊疗体系，在活体成像的时间和空间分辨率之间“架起桥梁”，解决了荧光前药中可视化“盲区”的难题，实现了对自组装纳米前药在生命系统中的运输、分布和释放行为实时检测。

相关研究成果近期在线发表在Science China Chemistry上。论文第一作者为博士后燕宸旭，通讯作者为郭志前教授。详见：Chenxu Yan, Hongxia Xu, Menglan Wu, Zijun Zhao, Weijun Zhao, Jianbin Tang, and Zhiqian Guo* Engineering molecular self-assembly of theranostic nanoprobes for dual-modal imaging-guided precise chemotherapy. Sci. China Chem., 2021, DOI: 10.1007/s11426-021-9970-4.

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通讯作者简介

郭志前 华东理工大学教授，博导；国家优秀青年基金获得者；青年长江学者；曾获2019年国家自然科学二等奖（排名第二）; 2020年上海青年科技杰出贡献奖；2017年上海市自然科学一等奖（排名第二）。主要从事精细有机化工研究领域，一直致力于突破染料在生物医药、信息材料、环境生态等交叉领域革新应用中的关键技术瓶颈，聚焦近红外染料理性设计及功能强化，开展高性能、精细化、可产品化的近红外染料前沿基础研究。迄今，共发表论文90余篇，SCI他引7100余次，H指数为42；注重产业化应用转化，申请发明专利12项，已授权7项，高性能喹啉腈染料多个公司销售；替代市售传统探针试剂，发展高端荧光诊断试剂对阿尔茨海默症蛋白斑块检测。

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