可用于肿瘤乏氧检测与治疗的荧光/磷光共轭聚电解质的设计、制备及其生物应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51473078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0309.光电磁功能有机高分子材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Hypoxia, one of the most important features of many diseases including cancers, has been found in more than 90 % of solid tumors. Hence, accurate monitoring of oxygen level in solid tumors is of paramount important for early diagnosis and therapy. The phosphorescence of transition-metal complexes can be quenched by oxygen through the energy transfer from the long-lived triplet excited state of complexes to the triplet ground state of molecular oxygen. Based on this mechanism, luminescent imaging of hypoxia in tumor cells has been an important method to monitor oxygen level. However, there are still several key problems which need to be solved. For example, the water-solubility of complexes is usually poor. Moreover, the change of phosphorescence intensity can be easily interfered by external environment (such as background autofluorescence) and most hypoxia imaging was conducted at cell level. To solve these problems, in this project, we put forward a new strategy to realize fluorescent/phosphorescent conjugated polyelectrolyte by introducing oxygen-sensitive phosphorescent complexes into fluorescent conjugated polyelectrolyte, which will endow the oxygen probe with good water-solubility. Simultaneously, a ratiometric oxygen probe can be realized to monitor oxygen concentration quantitatively by using the oxygen-insensitive fluorescent signal as reference. Besides, the use of time-resolved luminescent imaging technology can eliminate the interference of autofluorescence and improve the signal to noise ratio significantly. Furthermore, the oxygen probes suitable for small-animal hypoxia imaging will be developed, and transition-metal complexes will be also served as highly efficient photosensitizers to achieve both tumor hypoxia detection and photodynamic therapy.
乏氧是肿瘤等疾病发生的最重要特征之一,90%以上的实体肿瘤中均有乏氧细胞存在。准确测定肿瘤乏氧状态对其早期诊断和治疗具有重要意义。利用磷光金属配合物三线态激发态与氧气三线态基态之间能量转移导致的磷光发光变化,通过荧光成像技术实现肿瘤细胞乏氧成像,成为重要的乏氧检测方法。目前这一领域存在许多关键问题需要解决,如配合物水溶性差、磷光强度变化易受外界环境(如背景荧光)干扰、乏氧检测大都在细胞层次等。因此,在本课题中我们提出将氧敏感的磷光金属配合物引入到荧光共轭聚电解质中来制备荧光/磷光共轭聚电解质,既可解决探针的亲水性问题,同时引入参比荧光信号实现对乏氧的比率法检测,可定量检测氧分压;利用磷光与背景荧光发光寿命的不同,通过时间分辨荧光成像有效消除背景荧光干扰,提高检测的信噪比和灵敏度;进一步发展可适用于小动物乏氧成像的探针,利用过渡金属配合物作为高效光敏剂,同时实现肿瘤的乏氧检测与光动力学治疗。

结项摘要

乏氧是肿瘤等疾病发生的最重要特征之一,准确测定肿瘤乏氧状态对其早期诊断和治疗具有重要意义。利用磷光金属配合物三线态激发态与氧气三线态基态之间能量转移导致的磷光发光变化,通过光学成像技术实现肿瘤细胞乏氧成像,成为重要的乏氧检测方法。针对这一领域存在的诸多问题,如配合物水溶性差、磷光强度变化易受外界环境干扰、乏氧检测大都在细胞层次等,在本项目中,我们围绕“可用于肿瘤乏氧检测与治疗的荧光/磷光共轭聚电解质的设计、制备及其生物应用”开展了系统研究。首先将氧敏感的磷光金属配合物引入到共轭聚电解质中,设计、制备了多类型可用于肿瘤乏氧检测与治疗的荧光/磷光共轭聚电解质,既解决了探针的水溶性问题,同时引入参比荧光信号实现对乏氧的比率法检测,可定量检测氧分压;利用磷光与背景荧光发光寿命的不同,通过时间分辨光学成像有效消除了背景荧光干扰,显著提高了检测的信噪比和灵敏度;进一步发展了可适用于小动物乏氧成像的探针。另外,我们利用过渡金属配合物作为高效光敏剂,同时实现了对肿瘤的乏氧检测与光动力学治疗。这些研究结果为今后开发面向实际生物医学应用的新型肿瘤诊断和治疗一体化平台打下了坚实基础。在本项目的支持下,到目前为止,已在Chemical Reviews、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Functional Materials、Chemical Communications、ACS Applied Materials & Interfaces等在内的国际著名学术期刊发表SCI论文35篇。研究工作多次被Wiley出版社的MaterialsViews、MaterialsViewsChina和ChemistryViews网站进行专题推荐介绍。在Chemical Reviews (2018, 118, 4) 发表综述文章,系统总结了用于时间分辨生物检测与成像领域的研究进展。获授权中国发明专利4件,另有10件中国发明专利已经公开。在本项目执行期内,项目负责人入选江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人,作为第三完成人获得2018年度国家自然科学奖二等奖等科技奖励,培养了博士、硕士研究生二十余名。本项目经费使用合理。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(14)
Phosphorescent Starburst Pt(II) Porphyrins as Bifunctional Therapeutic Agents for Tumor Hypoxia Imaging and Photodynamic Therapy
磷光星爆 Pt(II) 卟啉作为肿瘤缺氧成像和光动力治疗的双功能治疗剂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhuang Lv;Liang Zou;Huanjie Wei;Shujuan Liu;Wei Huang;Qiang Zhao
  • 通讯作者:
    Qiang Zhao
Long-Lived Phosphorescent Iridium(III) Complexes Conjugated with Cationic Polyfluorenes for Heparin Sensing and Cellular Imaging
与阳离子聚芴偶联的长寿命磷光铱 (III) 配合物,用于肝素传感和细胞成像
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Macromolecular Rapid Communications|
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiayang Jiang;Chuanqi Zhang;Wenpeng Lin;Yahong Liu;Shujuan Liu;Yunjian Xu;Qiang Zhao;Wei Huang
  • 通讯作者:
    Wei Huang
A Phosphorescent Iridium(III) Complex-Modified Nanoprobe for Hypoxia Bioimaging Via Time-Resolved Luminescence Microscopy
磷光铱(III)复合物修饰的纳米探针通过时间分辨发光显微镜进行缺氧生物成像
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Advanced Science
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Wen Lv;Tianshe Yang;Qi Yu;Qiang Zhao;Kenneth Yin Zhang;Hua Liang;Shujuan Liu;Fuyou Li;Wei Huang
  • 通讯作者:
    Wei Huang
Using Ultrafast Responsive Phosphorescent Nanoprobe to Visualize Elevated Peroxynitrite In Vitro and In Vivo via Ratiometric and Time-Resolved Photoluminescence Imaging
使用超快响应磷光纳米探针通过比例和时间分辨光致发光成像在体外和体内可视化升高的过氧亚硝酸盐
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Advanced Healthcare Materials
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Zejing Chen;Peng Yan;Liang Zou;Menglong Zhao;Jiayang Jiang;Shujuan Liu;Kenneth Yin Zhang;Wei Huang;Qiang Zhao
  • 通讯作者:
    Qiang Zhao
Utilizing Intramolecular Photoinduced Electron Transfer to Enhance Photothermal Tumor Treatment of Aza-BODIPY-Based Near-Infrared Nanoparticles
利用分子内光诱导电子转移增强基于 Aza-BODIPY 的近红外纳米颗粒的光热肿瘤治疗
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Yunjian Xu;Teng Feng;Tianshe Yang;Huanjie Wei;Huiran Yang;Guo Li;Menglong Zhao;Shujuan Liu;Wei Huang;Qiang Zhao
  • 通讯作者:
    Qiang Zhao

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其他文献

人工输水对石羊河下游青土湖区域生态环境的影响分析
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    --
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    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵强
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    马云;陈可欣;陆金玉;沈建东;马晨曦;刘淑娟;赵强;黄维扬
  • 通讯作者:
    黄维扬
All-in-One Hollow Flower-Like Covalent Organic Frameworks for Flexible Transparent Devices
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  • DOI:
    10.1002/adfm.202010306
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    王维康;赵为为;陈田田;白岩;徐浩天;江梦月;刘淑娟;黄维;赵强
  • 通讯作者:
    赵强

其他文献

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刘淑娟的其他基金

多功能聚合物单线态氧载体的设计、制备及其用于乏氧肿瘤治疗
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AI项目解读示例

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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