基于近红外LSPR活性星形纳米金的新型多功能SERS探针构建及其在癌症诊疗中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51871246
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Breast cancer is the most commonly diagnosed cancer among Chinese women, and the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2, also called ERBB2) is a critical biomarker overexpressed in breast cancer, the status of which has important implications for prognosis and therapeutic decision-making of breast cancer. Considering excellent near-infrared photothermal effect from plasmonic gold nanostar and excellent specificity of Herceptin toward HER2, this proposal is to develop a novel multifunctional surface-enhanced Raman scattering (SERS) probe that is integrated with light-triggered photothermal/Herceptin dual-modal therapy for breast cancer. In this design, the SERS detection result can be used to decide if the light controllable dual modal therapy is implemented, which thus improves the controllability of therapy and reduces the side effect. First, we will develop a near-infrared multifunctional SERS probe of both photothermal therapy and Herceptin therapy, optimize the photon-to-heat conversion efficiency and investigate light controllable release of Herceptin drug, to achieve optimal synergistic therapy parameters. Then, we will investigate the cell-to-cell heterogeneity of HER2 expression in single live cells of different breast cancer cell lines, and elucidate the effect of therapy on HER2 expression. Finally, we will evaluate the in vivo detection of cancer cells and tumor, examine the dual modal therapeutic efficacy, and assess its application in intraoperative guide for removal of residual cancer cells in a breast cancer tumor xenograft mouse model. Therefore, expectedly, this proposal will provide a new avenue for early diagnosis and personalized therapy of breast cancer, which is of fundamental and applicable significance for breast cancer care.
乳腺癌是威胁中国女性健康的第一大恶性肿瘤,而HER2是乳腺癌异常表达的重要生物分子,其状态是预后判断和制定治疗方案的重要参考指标。利用星形纳米金优异的近红外光热效应和赫赛汀对HER2的特异性识别,本课题拟研制兼具光热-药物双模式治疗功能的新型表面增强拉曼散射(SERS)探针,实现乳腺癌超灵敏检测和光控双模式治疗。SERS检测结果可用来决策是否实施近红外光诱导的双模式治疗,增强治疗的可控性和减少副作用。首先,研制兼具近红外光热-赫赛汀药物双模式治疗的多功能SERS探针,优化光热转换效率和揭示赫赛汀药物光控释放动力学规律,获得双模式协同治疗优化参数。然后,研究乳腺癌活细胞HER2表达的异质性及治疗时HER2表达的动态变化规律。最后,评估多功能SERS探针对体内癌细胞和肿瘤组织的检测性能及双模式治疗疗效。本课题的完成将为乳腺癌早期检测和靶向精确治疗提供一种新思路和新技术,具有重要的实际意义。

结项摘要

乳腺癌是中国女性第一大恶性肿瘤,早期诊断和高效靶向治疗是提高乳腺癌治愈率以及改善患者治疗后生存质量的关键。本项目旨在探索面向乳腺早期诊断的高性能SERS传感技术和构建新型乳腺癌光学诊疗平台,实现乳腺癌精准分型和HER2+乳腺癌靶向治疗,以及构建乳腺癌多模态治疗可视化平台。主要研究成果包括:(1)开发了高性能近红外一区(NIR-I)多刺状Au纳米结构、近红外二区(NIR-II)框架和多孔Au-Ag结构以及NIR-II活性Au-Cu2-xSe异质结,建立了可控合成方法学,阐明了结构与表面等离激元性质的关系;(2)发展了SERS-垂直流纸基检测技术,实现外泌体蛋白多重定量剖析,从而可对乳腺癌无创诊断和分型;将深度学习和SERS检测技术结合发展了基于外泌体谱学剖析的乳腺癌分型方法,亦可对乳腺癌术后效果进行无创评估;此外,我们将机器学习与SERS结合实现了在细胞水平上乳腺癌治疗过程中HER2表达的动态连续监测;(3)开发了高性能多功能近红外SERS探针,实现了乳腺肿瘤活体SERS成像、术中微肿瘤高灵敏SERS检测以及术中实时清除,显著提高了乳腺癌治疗效果;(4)发展了高性能光学诊疗一体化平台,我们研制了一种集成NIR-II表面等离激元材料的三酶级联MOF诊疗平台,实现了光控饥饿治疗、化学动力学治疗和光热治疗高效联合乳腺癌治疗;还开发了基于Au-Cu2-xSe异质结的NIR-II光学诊疗平台,实现了单一波长光下成像指导的光热/光催化/化学动力学多模态治疗。相关研究成果在Nature Communications、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Functional Materials和Nano Letters等本领域主流学术期刊上发表学术论文26篇,其中IF>10的论文16篇,授权国家发明专利1项,培养了博士生2名,硕士生8名。完成了项目预期目标。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Near‐infrared II plasmonic tri‐enzyme integrated metal‐organic frameworks with high‐efficiency enzyme cascades for synergistic tri‐modal oncotherapy
近红外 II 等离子体三酶集成金属有机框架与高效酶级联用于协同三模式肿瘤治疗
  • DOI:
    10.1002/adma.202200871
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Guangzhi Zhou;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li
Degradable carrier-free metal−phenolic network theranostic agent with targeted mitochondrial damage for efficient cancer theranostics
可降解的无载体金属酚网络治疗诊断剂,具有靶向线粒体损伤,可实现有效的癌症治疗诊断
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.1c02267
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Yu Wen;Junjiao Hu;Jun Liu;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li
Rationally designed dual-plasmonic gold nanorod@cuprous selenide hybrid heterostructures by regioselective overgrowth for in vivo photothermal tumor ablation in the second near-infrared biowindow.
通过区域选择性过度生长合理设计双等离子体金纳米棒@硒化亚铜杂化异质结构,用于第二近红外生物窗口中的体内光热肿瘤消融
  • DOI:
    10.7150/thno.51287
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Theranostics
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Shan B;Wang H;Li L;Zhou G;Wen Y;Chen M;Li M
  • 通讯作者:
    Li M
A graphene oxide-gold nanostar hybrid based-paper biosensor for label-free SERS detection of serum bilirubin for diagnosis of jaundice
氧化石墨烯-金纳米星混合纸生物传感器,用于无标记 SERS 检测血清胆红素,诊断黄疸
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2019.111713
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Pan, Xiang;Li, Linhu;Li, Ming
  • 通讯作者:
    Li, Ming
Label-Free Plasmon-Enhanced Spectroscopic HER2 Detection for Dynamic Therapeutic Surveillance of Breast Cancer
用于乳腺癌动态治疗监测的无标记等离激元增强光谱 HER2 检测
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.2c02419
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yangcenzi Xie;Yu Wen;Xiaoming Su;Chao Zheng;Ming Li
  • 通讯作者:
    Ming Li

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其他文献

牛分枝杆菌PPE68与Mb1230以及PPE57和PE-PGRS35的表达纯化及其在牛结核病血清学诊断中的初步应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国兽医科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明;张雅娜;林伟东;隋修锟;贾红;侯绍华;姜一曈;房立春;朱鸿飞;鑫婷
  • 通讯作者:
    鑫婷
温度场作用下悬臂输流碳纳米管的颤振失稳分析
  • DOI:
    10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.028
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郑华升
Dependence of a class of non-integer power functions
一类非整数幂函数的依赖性
  • DOI:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    李明
  • 通讯作者:
    李明
变应性鼻炎患者口咽部菌群分析
  • DOI:
    10.13381/j.cnki.cjm.201506003
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁晓鹏;徐星澈;唐立;张瑾;丁锐;庞立园;刘银辉;李华军;郭艳杰;李明;袁杰力;戴晓东;文姝
  • 通讯作者:
    文姝
木材模拟声发射源的产生与特性
  • DOI:
    10.13759/j.cnki.dlxb.2021.06.019
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    东北林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王明华;邓婷婷;方塞银;李晓崧;赖菲;李明
  • 通讯作者:
    李明

其他文献

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李明的其他基金

微米级尘雾耦合作用力机理及其效能优化研究
  • 批准号:
    51674289
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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