亚细胞器靶向的碳量子点在双光子诊疗中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61805287
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0511.生物、医学光学与光子学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Two-photon excitation phototheranostics combines the diagnosis and subsequent treatment of a disease using a single agent system; as a novel category of clinical solution, it has been demonstrated potentials of early detection and rapid treatment of diseases such as cancer. Nevertheless, as the core element of phototheranostics, the current photosensitizers have in general poor photostability and water dispersibility, low two-photon absorption cross-section, low reactive oxygen species quantum yield and non-subcellular targeting which hamper their clinical applications. This project will focus on the synthesis of heteroatom-doped biocompatible carbon dots (CDs) which have large two-photon absorption cross-section, high reactive oxygen species quantum yield, long wavelength emissive and have the ability to target subcellular organelles. The impacts of microstructure, doping, surface modification on the photochemical, photophysical and biophysical properties of CDs will be studied systematically. The mechanisms of photoluminescence and the decay of excited state of CDs will be investigated. The corresponding characteristics of CDs, such as two-photon absorption cross-section, emission wavelength, reactive oxygen species and the subcellular targeting capability will be related. Based on that, novel CDs-based photosensitizers will be developed and applied in two-photon excitation phototheranostics of cancer. The expected results of this proposal will provide a new approach for the preparation of high-efficiency photosensitizers.
双光子诊疗作为一种新型的临床治疗手段,具有精准定位和光控治疗的优点,为癌症等重大疾病的精确诊断和高效治疗提供了有效的手段。然而其核心元素光敏剂大多存在光稳定性差、水溶性差、双光子吸收截面小、发光波长短、活性氧量子产率低、不具备亚细胞器靶向能力等诸多难题,显著影响其优势的发挥。本项目以恶性肿瘤的高效双光子诊疗为目标,拟从纳米科学技术和双光子诊疗的基本原理出发,发展具有大双光子吸收截面、高活性氧量子效率、长波长发光,且具有亚细胞器靶向功能的低毒性碳量子点光敏剂,研究碳量子点的纳米结构、掺杂、表面修饰对其光化学光物理性质、生物物理性质的影响,阐明其发光机理和激发态失活过程,揭示影响碳量子点的双光子吸收截面、发光波长、活性氧量子产率及亚细胞器靶向能力的关键因素。在此基础上,构筑亚细胞器靶向的碳量子点光敏剂,最终用于恶性肿瘤的高效双光子诊疗。预期成果将为发展新型临床使用的高效光敏剂提供新的技术基础。

结项摘要

光诊疗作为一种新型的临床快速诊断同时高效治疗癌症等重大疾病的新技术,它具有精准定位和光控治疗的优点。然而临床上所用的光敏剂面临着激发/发光波长短,水溶性差,活性氧量子产率低、肿瘤靶向性较弱等缺点,严重影响了其光诊疗的性能。本项目在前期研究的基础上,以恶性肿瘤的高效光诊疗为目标牵引,从纳米科学技术和光诊疗的基本原理出发,设计并合成了一系列双光子激发荧光性质、不同发光波长、具有较高活性氧产率或光热转换效率、具有溶酶体或线粒体靶向功能的碳点,阐明了影响碳点光化学光物理性质及其亚细胞器靶向能力的关键因素;设计合成了若干有机光诊疗,通过精准的分子设计,实现了有机光诊疗剂荧光、活性氧产率和光热转换效率之间的调控。将制备碳点和有机光诊疗应用于肿瘤细胞和肿瘤组织的光诊疗,并系统评估了其生物安全性。本项目的研究成果为高性能光敏剂的设计和制备提供理论依据和重要的技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Photosensitizers for Photodynamic Therapy
用于光动力疗法的光敏剂
  • DOI:
    10.1002/adhm.201900132
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Lan, Minhuan;Zhao, Shaojing;Wang, Pengfei
  • 通讯作者:
    Wang, Pengfei
Advances and perspectives in carrier-free nanodrugs for cancer chemo-monotherapy and combination therapy
用于癌症化疗单一疗法和联合疗法的无载体纳米药物的进展和前景
  • DOI:
    10.1016/j.biomaterials.2020.120557
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    BIOMATERIALS
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Huang, Li;Zhao, Shaojing;Zhang, Jinfeng
  • 通讯作者:
    Zhang, Jinfeng
Pyrene-derivatized highly fluorescent carbon dots for the sensitive and selective determination of ferric ions and dopamine
芘衍生的高荧光碳点,用于灵敏和选择性测定铁离子和多巴胺
  • DOI:
    10.1016/j.dyepig.2019.107574
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
    DYES AND PIGMENTS
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Lan, Minhuan;Zhao, Shaojing;Zhang, Wenjun
  • 通讯作者:
    Zhang, Wenjun
Acceptor-donor-acceptor structured deep-red AIE photosensitizer: Lysosome-specific targeting, in vivo long-term imaging, and effective photodynamic therapy
受体-供体-受体结构的深红色AIE光敏剂:溶酶体特异性靶向、体内长期成像和有效的光动力疗法
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.132638
  • 发表时间:
    2021-10-09
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Huang, Li;Qing, Deyan;Niu, Guangle
  • 通讯作者:
    Niu, Guangle
A carbon dot-based fluorometric probe for oxytetracycline detection utilizing a Forster resonance energy transfer mechanism
利用福斯特共振能量转移机制用于土霉素检测的碳点荧光探针
  • DOI:
    10.1016/j.saa.2020.118947
  • 发表时间:
    2021-02-05
  • 期刊:
    SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Fu, Yanzhao;Huang, Li;Song, Xiangzhi
  • 通讯作者:
    Song, Xiangzhi

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化学发光碳点自激发光敏体系的构建及其对转移瘤的光动力-饥饿联合治疗研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:

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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