[01357600]荧光/磁共振双模成像纳米探针的合成及多功能性质研究

抗体药物用作靶向治疗已有很好的苗头,如美国约翰·霍普金斯医院尝试用抗体“导弹”治疗晚期肝癌病人,确有使肝脏肿癌显著缩小的病例,而且没有副作用,这证明靶向药物是人类攻克各种顽症的利器。因此,研究具有诊疗一起化的靶向纳米探针对维护人类健康更具战略意义。但这种诊疗一体化可控释放药物的纳米探针对纳米载体的合成和连接荧光分子、靶向药物分子以及顺磁配合物磁共振成像探针分子提出了很高要求,揭示这些新型探针与生物大分子（DNA）、细胞以及生命金属离子的识别机理等难题更面临许多挑战,解决这些难题不仅对开发优于Magnevist等进口药物的国产磁共振造影剂具有重要现实意义,也对开发可控释放的靶向药物和多功能纳米材料意义重大。此外,随着我国经济的持续快速发展,能源匮乏的问题已经日益突现,开发环保,高效的新能源,如催化光解水制备氢气具有重大的战略意义。 本项目的总体思路是设计合成具有高弛豫效率的超顺磁纳米载体,分别接枝金属配合物、靶向药物分子和荧光分子作为实时示踪的诊疗一起化荧光/磁共振双模成像纳米探针。通过分析纳米探针与生物大分子（DNA）的作用方式研究其识别细胞和金属离子以及靶向性的机理。同时研究纳米载体接枝药物分子后可控释放药物的有效途径以及作为载体的纳米氧化物的催化光解水活性。 通过磁性纳米粒子接枝稀土顺磁配合物、药物分子和荧光分子对癌细胞的选择性检测和作为诊疗一起化荧光/磁共振双模成像探针来实现纳米探针的多功能化。如铕的稀土配合物和钆的稀土配合物借助聚乙二醇被有效修饰在磁性纳米粒子表面,这种新颖的修饰策略不但保证了纳米复合材料的生物相容性和水溶性,而且为荧光/磁共振双模造影剂的设计提供了革新性思维。又如把铽的稀土发光配合物和叶酸靶分子连接在四氧化三铁表面,所形成的复合物不但在水中发出了很强的荧光且表现出了很长的荧光寿命,从而使复合物能够作为生物体内一种潜在的荧光和磁共振双功能造影剂。 根据Schiff碱C=N双键对酸不稳定的性质设计合成了磁性纳米载体以碳氮双键连接药物分子到纳米探针上能显著改善药效并实现了pH控制药物释放。为解决天然黄酮类抗癌药物的水溶性和体内循环时间短的问题,我们对磁性纳米粒子表面用端位是胺基的聚乙二醇衍生物修饰然后与黄酮上的醛基缩合形成Schiff碱C=N双键,从而把黄酮类物质负载在磁性纳米粒子上。形成色酮-四氧化三铁纳米粒子复合体系在水中具有很好的溶解性（溶解度从 2.5 μg/mL增加到633 μg/mL）。由于磁性载体和药物通过希夫碱C=N双键连接,而C=N双键在酸性介质中容易断裂,该药物能在癌细胞的酸性环境释放出来,实现了pH控制药物释放。相对游离的色酮药物,与四氧化三铁磁性纳米载体相连的色酮药物对癌细胞表现出更很好的杀伤力。 合成磁性纳米粒子接枝配合物作为金属离子探针可用于水体系及生物环境中金属离子的检测和清除。随着工农业生产的发展,金属污染对生物体和环境造成的危害越来越严重,有效地检测并同时去除废水中的多种重金属离子且不造成二次污染已成为当前迫在眉睫的任务。课题组把对金属离子具有超灵敏识别和极强配位能力的荧光物质修饰在四氧化三铁磁性纳米粒子表面。实现在水溶液中对金属离子的快速、灵敏地痕量检测,并利用四氧化三铁纳米粒子的超顺磁性通过外加磁场来达到对有害金属离子的清除。 氢气是清洁能源的代表,所以太阳能光解水制氢在最近几十年受到了人们的广泛关注。 本项目制备的纳米WO3.薄膜可以在较低的偏压下获得较高的饱和光电流,光电流测试表明我们所制备的纳米WO3薄膜具有较高的催化光解水作用。纳米Fe3O4颗粒修饰氧化石墨烯可催化醛、炔和胺三分子一步偶联反应。 本项目围绕发展具有准确靶向、实时示踪、多模成像、药物可控释放和纳米催化等多功能磁性纳米探针,系统发表了SCI收录论文115篇,发明专利1项,累积SCI他引2032次,其中10篇代表性论文累积被SCI他引454次。项目执行期间培养博士9人,硕士21人,还创建了兰州大学生物无机研究所。此外获得二项《甘肃省高校科技进步奖》二等奖,一项《兰州大学教学成果奖》一等奖。出版《综合化学实验》和《配位化学》教材两部。