金納米材料由于其高原子序數(shù)和獨(dú)特的光物理特性,在生物傳感、計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(CT)及腫瘤治療等納米醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。小尺寸金納米顆粒通過(guò)自助裝法形成的金納米團(tuán)簇能夠進(jìn)一步增強(qiáng)金納米材料的光物理性能,在腫瘤的診療研究領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。通常,金納米自組裝體的制備通過(guò)使用末端帶巰基的兩親性高分子聚合物來(lái)實(shí)現(xiàn),首先通過(guò)形成作用力強(qiáng)的巰基-金化學(xué)鍵獲得穩(wěn)定的聚合物-金納米復(fù)合物,然后在特定溶劑中自組裝成金納米團(tuán)簇。最近,不含巰基的高分子聚合物也被報(bào)道合成并用于高效制備金納米自組裝體,如聚酰胺-胺樹(shù)狀高分子。然而,聚酰胺-胺樹(shù)狀高分子,特別是高代數(shù)分子具有強(qiáng)的生物毒性,不利用其生物應(yīng)用。此外,基于聚酰胺-胺樹(shù)狀高分子的自組裝法同時(shí)使用有毒的還原劑,以及存在合成方法復(fù)雜等不足,限制了基于此法制備的金納米團(tuán)簇在生物醫(yī)學(xué)上的廣泛使用。
針對(duì)上述問(wèn)題,暨南大學(xué)薛巍教授團(tuán)隊(duì)以聚賴(lài)氨酸高分子聚合物為基礎(chǔ),利用點(diǎn)擊反應(yīng)制備獲得一種新型的殼聚糖-接枝-聚(L-賴(lài)氨酸)樹(shù)枝狀大分子(CPL)。然后,利用CPL為穩(wěn)定劑、還原劑和模板劑,一步合成金納米自組裝體 (Au@CPL-RGD,圖1)。該制備方法以低分子量殼聚糖和3代聚(L-賴(lài)氨酸)樹(shù)枝狀大分子為原料,極大提升了金納米團(tuán)簇的生物相容性和生物可降解性;同時(shí),制備過(guò)程避免了其它還原劑及穩(wěn)定、修飾劑的使用,制備方法綠色、簡(jiǎn)便、高效。
圖1. 一步法合成基于殼聚糖-接枝-聚(L-賴(lài)氨酸)樹(shù)枝狀大分子的金納米團(tuán)簇示意圖。
由于金元素高原子序數(shù)特點(diǎn),以及金納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)中高電子密度特性,金納米團(tuán)簇顯示出比臨床用造影劑碘海醇(Omnipaque)及小尺寸金納米材料(Au NPs)更強(qiáng)的X-射線(xiàn)衰減特性,在體內(nèi)外腫瘤CT成像診斷中顯示出優(yōu)良的造影成像效果(圖2)。同時(shí),由于CPL分子的高正電性和樹(shù)形結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在靶向多肽RGD的作用下,該金納米團(tuán)簇能夠精準(zhǔn)、高效遞送基因質(zhì)粒pMMP-9至腫瘤區(qū)域,顯著抑制腫瘤的生長(zhǎng),達(dá)到高效治療腫瘤的目的(圖2)。該工作為制備安全、高效的腫瘤診療納米材料提供新思路、新方法。
圖2. A,金納米團(tuán)簇的CT成像造影效果圖;B,金納米團(tuán)簇、臨床用造影劑碘海醇(Omnipaque)及小尺寸金納米材料(Au NPs)的X-射線(xiàn)衰減特性對(duì)比圖;C和D,不同N/P比條件下,金納米團(tuán)簇對(duì)pMMP-9的遞送效果圖,金標(biāo)準(zhǔn)PEI-25k作為對(duì)照。E,金納米團(tuán)簇在體內(nèi)CT成像及腫瘤抑制機(jī)制圖。
相關(guān)成果近期于《Chemistry of Materials》在線(xiàn)發(fā)表,論文的第一作者為暨南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究生所(系)教師俞思明博士和碩士研究生文榮同學(xué),通訊作者為該所薛巍教授和馬棟教授。上述研究工作同時(shí)得到國(guó)家自然科學(xué)基金(31870943、51573071)、廣東省自然科學(xué)基(2018A030313462、2017A030310297)以及廣東省“珠江人才計(jì)劃”-青年拔尖人才項(xiàng)目(2017GC010330)的資助。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.9b00507
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人簡(jiǎn)介:
薛巍 (教授、博士生導(dǎo)師),暨南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究所(系)所長(zhǎng)(主任),暨南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科帶頭人,具有16年英國(guó)留學(xué)工作經(jīng)歷,現(xiàn)為國(guó)務(wù)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科評(píng)議組成員、教育部教指委成員、廣東省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)生物材料專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)常務(wù)委員。主要從事藥物載體的開(kāi)發(fā)及生物應(yīng)用相關(guān)研究,近年來(lái)在Advanced Functional Materials,Chemistry of Materials,Small,Biomaterials等生物材料關(guān)鍵期刊發(fā)表1區(qū)論文愈40篇。主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金,“973”子課題及廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目。曾獲得過(guò)市科技一等獎(jiǎng),中科院廣州分院科技成果二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。指導(dǎo)學(xué)生獲得“廣東省優(yōu)秀博士論文”、“廣東省優(yōu)秀碩士論文”、“廣東省優(yōu)秀研究生”等榮譽(yù)。
因?qū)W科發(fā)展需要,薛巍教授團(tuán)隊(duì)擬招聘具有相關(guān)研究背景的博士后4名,待遇按暨南大學(xué)博士后待遇執(zhí)行(待遇優(yōu)厚)。有意入站者請(qǐng)與薛巍老師取得聯(lián)系。
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