研究领域

1、高分子合成与自组装
   近些年来,基于被动靶向和主动靶向的药物传输系统在癌症治疗方面取得了显著的进步。归功于EPR效应,许多纳米级别的高分子传输工具已经被广泛应用于癌症治疗中。 本课题组通过RAFT合成beta-CD-PVP, 通过ROP合成AD-PASP, 接着通过主客体作用成功合成了负载CDDP的纳米粒子,并研究了纳米粒子在体外和体内的抗肿瘤效果。该研究工作于2015年7月发表于BIOMACROMOLECULES doi: 10.1021/acs.biomac.5b00479),论文的第一作者是13级博士生姚锡矿、通讯作者是蒋锡群教授。

图1 PVP−PASP-CDDP纳米粒子的合成.

   本课题组同时探索以环糊精为内核的基于两性离子的单分子胶束的制备和药物负载方法。同时研究载药的单分子胶束的药物释放、细胞摄取、体内分布及抗肿瘤等性能。再进一步阐明分子尺寸对以环糊精为内核基于两性离子的单分子胶束的细胞摄取和体内分布等生物学性能的影响规律。该研究工作由13级博士生张亚军主导完成,相关论文目前正在发表中。

图2 制备以环糊精为内核的基于两性离子的单分子胶束

2、高分子纳米药物传输系统
   近年来,随着人们生活环境及生活习惯的改变,癌症发病率在逐年递增,并且发病年龄不断年轻化。在化疗治疗中,制约治疗效果的主要因素就是化疗药物在肿瘤中的富集程度较低,对健康组织的损伤较大。基于EPR应的纳米载药体系的诞生,为肿瘤治疗开辟一条新的发展方向,在此基础上,又发展出了具有主动靶向作用的体系,而要实现主动靶向,一定要有合适的靶点以及相应配体。 近年来的研究表明,很多肿瘤细胞高表达CD44, 而它的天然配体透明质酸则广泛分布于人体中。基于此,本课题组使用透明质酸制备纳米载体,不仅可以靶向癌细胞,同时可以减轻人体对外来物质的清除反应,达到了高效传送药物的目的。该研究工作于2015年5月10日发表于JCR(Journal of Controlled Release, 205:206, doi: 10.1016/j.jconrel.2015.02.008),论文的第一作者是13级博士生杨晨辰、通讯作者是蒋锡群教授。

图3 3D细胞图像

图4 荷瘤小鼠注射NIR797标记的HA纳米凝胶后近红外体内分布情况

图5 载药HA纳米凝胶在H22荷瘤ICR小鼠上的抗肿瘤效果

3、高分子影像材料和探针
   肿瘤的早期诊断在改善肿瘤治疗的预后以及提高病人生存率方面起着至关重要的作用。目前磁共振成像(MRI),正电子发射断层扫描成像(PET),计算机X射线断层成像(CT)等分子影像手段的发展,为肿瘤的诊断提供了重要的工具。然而,由于目前分子影像探针在检测的专一性和灵敏度方面的限制,通过无损的分子影像手段来观测肿瘤发生与发展的早期事件依然存在着巨大的挑战。因此,一种高灵敏度,高专一性的分子影像探针亟待发展。

图6 基于铱配合物和聚乙烯吡咯烷酮的大分子光学探针

   本课题组合成了一种专一识别肿瘤乏氧微环境的光学探针(图1),这一光学探针基于聚乙烯吡咯烷酮和磷光铱配合物发展而成,探针具有近红外光发射,高度乏氧敏感性,良好的水溶性和生物相容性等优点。利用这一探针,他们使用无损光学成像的手段,实现了包括小鼠肝癌,乳腺癌和人宫颈癌在内的多种肿瘤在动物模型中的准确诊断。探针的诊断适用范围不仅包括多种原发灶肿瘤,还包括乳腺癌的淋巴转移。此外,基于癌细胞快速增值与代谢的特点,他们利用所合成的光学探针首次实现了在实体肿瘤形成之前检测和显像动物体内少量癌细胞,其检测的数量下限可低至数千个癌细胞(图2),显示出探针极高的灵敏度。在这一光学探针的化学结构上引入了荧光内标之后,他们还实现了对肿瘤乏氧微环境从定性到定量测量的跨越。因而,基于这一探针,可以通过光学成像的方法实时无损地获得肿瘤乏氧的定量信息,为肿瘤的治疗和预后提供直接的帮助。这些结果表明,他们所合成的光学探针在肿瘤乏氧微环境的表征,肿瘤的早期诊断以及肿瘤转移的检测方面具有巨大的应用前景。

图7 利用所合成的光学探针检测小鼠皮下不同数量的癌细胞

   该研究工作于2015年1月5日在线发表于 《自然-通讯)(Nature Communications, 6:5834, doi: 10.1038/ncomms6834),论文的第一作者是12级博士生郑先创、通讯作者是蒋锡群教授。