港科大唐本忠院士/深大王东副教授/吉大杨英威教授AFM：新型AIE-柱芳烃智能响应型超分子杂化材料用于多模态癌症诊疗

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早期癌症诊断、肿瘤组织精确成像和精确靶向消除癌细胞等技术的发展和进步与全人类的健康和发展息息相关。各类具有良好生物相容性和药物负载特性的有机-无机纳米材料，如囊泡、介孔硅、金属有机骨架等被广泛的报道和应用于癌症诊疗药物的输送和靶向释放。基于超分子组装和主客体识别的非共价键特性构筑的新型超分子纳米药物具有独特的可逆性和刺激响应特性，能够在特定肿瘤位点实现药物可控释放。此外，超分子器件具有高度可修饰性，通过与功能型纳米材料的复合，可达到协同诊疗的效果，实现良好的肿瘤抑制效果和避免较大的副作用，为推动癌症诊疗的发展起到了至关重要的作用。

近日，香港科技大学、深圳大学AIE研究中心的唐本忠院士和王东副教授团队与吉林大学杨英威教授合作，以“Pillar[5]arene-Modified Gold Nanorods as Nanocarriers for Multi-Modal Imaging-Guided Synergistic Photodynamic-Photothermal Therapy”为题，在Advanced Functional Materials杂志上发表了利用聚集诱导发光（AIE）分子和主客体超分子体系构筑智能纳米诊疗药物的相关工作，该工作使用AIE分子通过主客体相互作用与柱芳烃修饰金棒联合用于荧光-光声（FLI-PAI）双模态成像指导下的光动力-光热（PDT-PTT）协同治疗，展示了基于柱芳烃的有机-无机杂化材料的重要应用，同时该工作也是柱芳烃主客体体系应用于诊疗一体化领域的重要进展。

该工作以水溶性柱芳烃和带键合位点的AIE分子的主客体作用以及柱芳烃端基与金棒的复合作用为设计依据，利用AIE分子的荧光成像、活性氧产生特性，柱芳烃主客体识别特性和金棒的光热效应，成功构筑了一类具有AIE特性的超分子纳米杂化材料（图1）。

图1：基于AIE分子和柱芳烃构筑智能纳米诊疗药物的策略。

研究证明，成功修饰于金棒表面的水溶性大环分子可以有效消除来源于金棒稳定剂CTAB的细胞毒性，保持金棒稳定性和光热效应，同时利用主客体作用和柱芳烃空腔使其能够作为AIE分子的纳米载体进一步用于癌症诊疗应用（图2）。

图2：主客体作用研究、材料性能表征以及AIE分子负载验证和定量实验。

受益于AIE分子和金棒基质，以及主客体非共价键作用，该纳米杂化材料具有pH、温度、近红外光的多重刺激响应性，同时具有光动力和光热的协同效应。体外和体内实验评估表明，该超分子纳米诊疗体系具有包括强荧光成像、光声成像、高效光动力治疗和光热治疗在内的多模式协同诊疗功能，可有效消除肿瘤并抑制肿瘤复发，在癌症诊疗方面展示出巨大潜力（图3，图4）。

图3：基于AIE-柱芳烃的智能纳米诊疗材料的相关细胞实验。

图4：基于AIE-柱芳烃的智能纳米诊疗材料的相关体内实验。

另外，材料所负载AIE分子在溶酶体的酸性环境下被激活后释放，在线粒体中显示出优异的靶向成像和ROS产生能力（图5）。这项研究为设计一种用于精确肿瘤成像和癌细胞杀伤的多功能纳米材料提供了新的策略。

图5：材料的线粒体靶向成像。

以上相关成果发表在Advanced Functional Materials上。论文的第一作者为香港科技大学-深圳大学AIE研究中心联合培养博士后宋楠博士和张志军博士，通讯作者为香港科技大学唐本忠院士、深圳大学AIE研究中心王东副教授和吉林大学杨英威教授。本项目获得了国家自然科学基金（21801169, 52003164）等项目的资助。

论文相关信息：Nan Song, Zhijun Zhang, Dong Wang,* Ben Zhong Tang,* et al. Pillar[5]arene-Modified Gold Nanorods as Nanocarriers for Multi-Modal Imaging-Guided Synergistic Photodynamic-Photothermal Therapy,

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202009924

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