精确结构的近红外荧光发射金纳米簇构建及多模式成像和治疗肿瘤研究

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基本信息

  • 批准号：
    21865005
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    高存继
  • 依托单位：
    广西师范大学
  • 学科分类：
    B0502.无机功能材料化学
  • 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

Construction on nanomaterials with functions of imaging and treating tumors is one of the most active research areas in the field of biomaterials. This research combines the research trend of gold nanocluster and photodynamic/photothermal therapy. By using thiophenethiol as ligand assembled with gold to possess precise structure nanoscale sulfur-gold cluster. Thiophene was introduced to gold nanoclusters with the aim of adjusting fluorescence emission wavelength and then bathochromic shift to near-infrared region. It is expected that precise structure near-infrared imaging gold nanoclusters can be designed, and then applied to photodynamic and photothermal treatment of tumor. It is expected to regulate the structure, size, shape, stability and fluorescence emission wavelength of gold nanocluster by adjusting chain length of sulfydryl, substituent position, type, conjugate structure of thiophenethiol category of small molecules. The structure-function relationship and mechanism between different structure atomically precise gold nanoclusters and fluorescence imaging, photoacoustic imaging, magnetic resonance imaging, photodynamic and photothermal treatment of tumor was detailed discussed. This research provides experimental evidence that integration of diagnosis and treatment with advantages of high biocompatibility, low toxicity, excellent imaging and treating tumors constructed by atomically precise gold nanoclusters.
构建具有成像和治疗肿瘤功能的纳米材料是当前生物材料领域中活跃的研究方向。本项目结合金纳米簇和光动力/光热治疗肿瘤的研究动态，以噻吩硫醇为配体与金作用组装具有精确结构纳米尺寸的硫金簇。拟通过引入的噻吩基团调节其荧光发射波长，使其红移至近红外区，期待构建原子精确近红外成像功能的金纳米簇，并运用于光动力/光热治疗肿瘤基础研究。通过调变噻吩硫醇类小分子配体中巯基链长、取代基位置和种类、共轭基团效应等调节金纳米簇结构、尺寸、形状、稳定性等以及其荧光发射波长，深入探讨具有不同结构原子精确的金纳米簇与荧光、光声、磁共振多模式成像效果以及其在光动力/光热治疗肿瘤功效之间的构效关系和作用机制。拟通过该项目的实施，为实现原子精确的金纳米簇在构建低毒性、高生物相容性、良好成像功能以及治疗功效的诊疗一体化纳米载体的应用研究提供实验依据。

结项摘要

构建具有诊断和治疗功能的生物材料备受关注。本项目拟以噻吩硫醇为配体与金作用组装具有精确结构纳米尺寸的硫金簇。拟通过引入的噻吩基团调节其荧光发射波长，使其红移至近红外区，期待构建原子精确近红外成像功能的金纳米簇，并运用于光动力/光热治疗肿瘤基础研究。在研究中我们发现利用金盐和不同的噻吩硫醇配体作用，用硼氢化钠直接还原制备金纳米团簇时，反应温度、溶剂体系、硼氢化钠的用量、金属盐和配体的比例等会影响金纳米团簇合成，从而导致制备的金纳米团簇结构丰富多变，难以分析噻吩硫醇配体对于金纳米团簇性质的影响。其次，噻吩硫醇为保护配体的金纳米团簇在近红外区吸收依然很弱，难以获得具有较好光学性能的金纳米团簇。我们仍在尝试制备噻吩硫醇配体保护的金纳米团簇并得到其单晶。同时，我们开展了无机纳米材料诊治肿瘤研究，包括三个方面的工作：（1）以碳纳米角为光热试剂与光敏剂金丝桃素或染料IR808构建了纳米诊疗剂用于光声/荧光成像引导的光热/光动力治疗肿瘤。（2）通过引入氧空位的策略，简洁构筑了具有缺陷的纳米二氧化锡、二氧化铈诊疗型无机纳米晶，在细胞和小动物活体层面显示对恶性肿瘤具有多功能协同的诊断和治疗作用。（3）用金纳米棒或金纳米粒分别与二氧化锰纳米片、硫空位硫化铋等构筑的复合纳米材料通过光热/光动力协同作用能有效杀死癌细胞和消除小鼠体内肿瘤。该项目研究有助于理解纳米材料的表/界面相互作用，指导制备安全、有效的纳米生物材料，为解决诊断和治疗肿瘤提供理论知识和新材料。该项目资助期间，累计在Acta Biomater.、J. Colloid Inter. Sci、Langmuir、J. Mater. Chem. B、Mol. Catal.等国际权威学术期刊上发表学术论文6篇，获国家发明专利授权1项。项目执行过程中，充分发挥国家自然科学基金对人才的培养作用，培养硕士研究生6人，项目负责人于2020年晋升为副教授职称。受本项目资助，有2个研究工作正在整理数据，撰写学术论文；有2个研究工作正在开展细胞实验，后续将开展动物实验。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Single-walled carbon nanohorns-based smart nanotheranostic: From phototherapy to enzyme-activated fluorescence imaging-guided photodynamic therapy
基于单壁碳纳米角的智能纳米治疗：从光疗到酶激活荧光成像引导的光动力治疗
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2022.07.168
  • 发表时间：
    2022-08-03
  • 期刊：
    JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Gao, Cunji;Jian, Jing;Shen, Xing -Can
  • 通讯作者：
    Shen, Xing -Can
NIR-II-responsive AuNRs@SiO2-RB@MnO2 nanotheranostic for multimode imaging-guided CDT/PTT synergistic cancer therapy
NIR-II 响应 AuNRs@SiO2-RB@MnO2 纳米治疗用于多模式成像引导 CDT/PTT 协同癌症治疗
  • DOI：
    10.1039/d1tb02807c
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    J. Mater. Chem. B
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Changchun Wen;Xiaolu Guo;Cunji Gao;Zhongkai Zhu;Nianqi Meng;Xing-Can Shen;Hong Liang
  • 通讯作者：
    Hong Liang
Hypericin-Loaded Carbon Nanohorn Hybrid for Combined Photodynamic and Photothermal Therapy in Vivo
负载金丝桃素的碳纳米角杂化物用于体内光动力和光热联合治疗
  • DOI：
    10.1021/acs.langmuir.9b00624
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Langmuir
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Cunji Gao;Jing Jian;Zhaoxing Lin;Yunxiang Yu;Bang-Ping Jiang;Hua Chen;Xing-Can Shen
  • 通讯作者：
    Xing-Can Shen
Mechanistic insight into the isomerization of allyl alcohol catalyzed by the Co(II)-PNP catalyst: Crucial role of spectator ligand
Co(II)-PNP 催化剂催化烯丙醇异构化的机理洞察：观察配体的关键作用
  • DOI：
    10.1016/j.mcat.2021.111957
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Molecular Catalysis
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Jianju Zheng;Min Du;Datai Liu;Lan Mei;Cunji Gao;Cheng Hou;Xing-Can Shen
  • 通讯作者：
    Xing-Can Shen
NIR-II-Responsive CeO2–x@HA Nanotheranostics for Photoacoustic Imaging-Guided Sonodynamic-Enhanced Synergistic Phototherapy
用于光声成像引导声动力增强协同光疗的 NIR-II 响应 CeO2âx@HA 纳米治疗学
  • DOI：
    10.1021/acs.langmuir.2c00067
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Langmuir
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Jinling Li;Hui-Ling Peng;Changchun Wen;Peijing Xu;Xing-Can Shen;Cunji Gao
  • 通讯作者：
    Cunji Gao

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其他文献

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肿瘤微环境响应型富含空位Bi2S3-x/Cu2-xS异质结声敏剂的合成及其光声成像介导的声动力肿瘤治疗
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    22365007
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    32 万元
  • 项目类别：
    地区科学基金项目

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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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