共軛聚合物具有較強(qiáng)的光捕獲能力,可用來(lái)放大熒光傳感信號(hào),在疾病診斷以及生物檢測(cè)等方面發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。近幾年來(lái)共軛聚合物在細(xì)胞與動(dòng)物水平的熒光成像以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也獲得了高度關(guān)注。在國(guó)家自然科學(xué)基金委以及科技部的資助下,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員在共軛聚合物設(shè)計(jì)與生物醫(yī)藥應(yīng)用領(lǐng)域取得系列新進(jìn)展。
癌癥相關(guān)基因啟動(dòng)子上甲基化的變化是癌癥早期診斷的一種有潛力的生物標(biāo)記。相比于單甲基化變化,積累分析多個(gè)啟動(dòng)子甲基化水平有望提高癌癥檢測(cè)的精確度和靈敏度。他們與解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院的相關(guān)人員合作,利用基于陽(yáng)離子共軛聚合物的新型熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù),分析了結(jié)腸癌七種相關(guān)基因的DNA甲基化水平。通過(guò)逐步判別分析和累積檢測(cè)分析,獲得了較高精確度和靈敏度的結(jié)腸癌檢測(cè)結(jié)果與鑒別診斷結(jié)果。結(jié)合啟動(dòng)子甲基化變化的累積分析與陽(yáng)離子共軛聚合物的熒光共振能量轉(zhuǎn)移,該技術(shù)有望用于結(jié)腸癌的篩查和鑒別診斷,相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature Communications2012, 3:1206。該工作發(fā)表后,Nature Reviews Clinical Oncology (2013, 10, 3)雜志以Research Highlights 形式發(fā)表了題為“The help of epigenetics in differential diagnosis”的專門評(píng)述。他們還設(shè)計(jì)、合成了具有不同主鏈以及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的水溶性熒光共軛聚合物,獲得了紅綠蘭三基色聚合物體系。通過(guò)調(diào)控不同熒光顏色聚合物在同一個(gè)因工程改造的微生物模板上的自組裝,獲得了單一激發(fā)波長(zhǎng)下多色發(fā)射的共軛聚合物微納粒子。通過(guò)熒光光譜、熒光顯微鏡以及流式細(xì)胞儀等技術(shù)對(duì)多色編碼聚合物微納粒子在細(xì)胞成像以及細(xì)胞編碼方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究,該研究結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater. 2012, 24, 637-641上。研究人員還設(shè)計(jì)、合成了新型陽(yáng)離子支狀側(cè)鏈聚芴分子,該分子可作為高效基因轉(zhuǎn)染材料,同時(shí)還具有熒光成像功能。該轉(zhuǎn)染材料可有效地保護(hù)DNA不被核酸酶水解,綠色熒光蛋白質(zhì)粒轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)表明其轉(zhuǎn)染效率為92%,與商業(yè)化的轉(zhuǎn)染劑脂質(zhì)體2000(lipo2000)和聚乙烯亞胺(PEI)相當(dāng),可用于基因轉(zhuǎn)染的實(shí)時(shí)跟蹤與定位,該研究結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater.2012, 24, 5428-5432上。
光動(dòng)力療法(PDT)作為新的疾病治療方式已經(jīng)應(yīng)用于臨床,但該方法依賴于外界光源的照射。研究人員設(shè)計(jì)發(fā)展了新模式的光動(dòng)力治療體系,不需要外界光照射,利用化學(xué)分子激活產(chǎn)生活性氧的原理,實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤與微生物感染的有效抑制。該體系中魯米諾分子在過(guò)氧化物氧化酶以及雙氧水存在下產(chǎn)生的生物發(fā)光通過(guò)能量轉(zhuǎn)移(BRET)過(guò)程可以高效轉(zhuǎn)移到陽(yáng)離子寡聚對(duì)苯撐乙烯分子(OPV)上,激發(fā)態(tài)的OPV分子敏化周圍環(huán)境的氧氣分子產(chǎn)生活性氧(ROS),繼而殺死相鄰的腫瘤細(xì)胞與病原微生物。該體系可克服經(jīng)典光動(dòng)力療法中光源不能透過(guò)深部組織的缺點(diǎn),為設(shè)計(jì)新模式的光動(dòng)力治療體系提供了新思路,研究結(jié)果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13184-13187上。大多數(shù)分子靶向抗腫瘤體系依靠抗體進(jìn)行細(xì)胞表面靶向識(shí)別,由于不能進(jìn)入細(xì)胞使得該體系不能對(duì)細(xì)胞內(nèi)的蛋白進(jìn)行識(shí)別。為此他們?cè)O(shè)計(jì)并合成了多功能聚合物-藥物(聚噻吩-他莫昔芬)二元體系,該體系可靶向識(shí)別MCF-7癌細(xì)胞內(nèi)的特異性信號(hào)蛋白(雌激素受體),在光照射下,該共軛聚合物可以敏化氧分子產(chǎn)生ROS并進(jìn)一步失活信號(hào)蛋白,從而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。另外聚合物的熒光特性賦予該體系可同時(shí)用于細(xì)胞內(nèi)的熒光成像跟蹤,研究結(jié)果發(fā)表于Scientific Reports 2012, 2: 766。
- 中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所韓艷春團(tuán)隊(duì) AFM:彈性體基體中構(gòu)建連續(xù)共軛聚合物網(wǎng)絡(luò) - 實(shí)現(xiàn)高拉伸性與高電學(xué)性能兼得 2025-03-25
- 南科大馮奎、郭旭崗/海南大學(xué)陳志才 Angew 綜述:高性能有機(jī)電化學(xué)晶體管共軛聚合物的分子設(shè)計(jì)策略、應(yīng)用和前景 2025-01-09
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- 法國(guó)艾克斯-馬賽大學(xué)彭玲教授團(tuán)隊(duì) AM: 利用模塊化自組裝樹(shù)狀分子納米探針通過(guò)核磁共振或核磁共振/近紅外熒光成像檢測(cè)胰腺癌 2023-12-13
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