文章重要内容

       南方科技大学田雷蕾教授和澳门大学曲松楠教授团队合作，系统地介绍了亲疏水一体化π共轭光诊疗纳米胶束的构建策略。主要包括聚合物直接接枝(graft to)和π共轭分子参与聚合(graft from)两种方式。同时，对一体化胶束构建过程中使用亲水性高分子种类及功能进行了分类探讨。最后，讨论了一体化胶束的独特性质及其在调控分子组装结构、调节生物体代谢性质、细胞和活体成像以及肿瘤治疗等方面的应用。

文章背景

       有机光诊疗π共轭分子由于明确的分子结构、丰富的激发态性质、大的摩尔吸光系数以及优异的生物安全性，在生物成像和肿瘤治疗方面展示出巨大的应用潜力。然而，π共轭分子的强疏水性严重制约了它在生物体内的实际应用。目前的研究致力于利用两亲性的聚合物载体包裹疏水分子以达到在水中分散的目的，这可能会导致不可控的分子泄露并造成严重的肝脾富集。合成π共轭双亲聚合物构建一体化胶束是增强生物安全性，实现体内光诊疗应用的理想手段。本文首先介绍了光诊疗π共轭分子的种类和分子结构设计，及其光物理化学性质。其次，详细探讨了一体化胶束的构建方法，主要包括聚合物直接接枝(graft to)和π共轭分子参与聚合(graft from)两种方式。同时，对一体化胶束构建过程中使用亲水性高分子种类及功能进行了分类探讨，主要包括非生物大分子聚乙二醇和聚两性离子以及生物大分子核酸、多肽、多糖等。最后，我们讨论了一体化胶束的独特性质及其在调控分子组装结构、调节生物体代谢性质、细胞和活体成像以及肿瘤治疗等方面的应用。并对一体化的有机光诊疗纳米胶束在生物医学领域的研究进展进行了总结和展望。

文章概述

       近日，南方科技大学田雷蕾研究员和澳门大学曲松楠教授团队系统综述了亲疏水一体化策略构筑π共轭光诊疗纳米材料的研究进展。本文首先从有机光诊疗π共轭分子的分类为切入点，简要概述现有π共轭分子的结构特征和应用场景。根据化学结构的组成单元不同，主要分为D-A类、BODPY类、花菁类、卟啉类、罗丹明类等。由于它们明确的分子结构和丰富的激发态过程，被广泛地应用于肿瘤光诊疗。在此基础上，文章详细介绍了实现π共轭分子亲疏水一体化的化学合成手段及反应机理。按照合成方法的不同，可以简要归结为2类：(1)聚合物直接与有机π共轭分子接枝(graft to)，进一步可分为“端基接枝(end graft to)”(图1(a))和“侧链接枝(side chain graft to)”(图1(b))。(2)有机π共轭分子作为反应原料参与聚合反应形成两亲性聚合物(graft from)，π共轭分子可以作为聚合反应的引发单元(图1(c))，也可以作为反应的单体(图1(d))。

图1 聚合物和π共轭分子一体化的方法总结。聚合物直接接枝(Graft to): (a) “端基接枝(End graft to)”和 (b) “侧链接枝(side chain graft to)”; π共轭分子参与聚合反应(Graft from): (c) π共轭分子作为引发单元，(d) π共轭分子作为聚合单体。

同时，文章对不同水溶性高分子的种类进行综合总结和深入分析。根据高分子和生物体的关系，将功能化的高分子主要分为两类：(1)非生物大分子：聚乙二醇、聚两性离子。(2)生物大分子：核酸、多肽、多糖。这2类高分子在有机π共轭分子改性，实现多功能光诊疗应用方面都发挥着独特的应用价值。π共轭双亲聚合物构建一体化胶束首先从根源上解决了二元胶束体内解离引起的染料泄露问题。同时，由于高分子结构的可编辑性、分子量可控性、接枝灵活性，使得通过设计高分子链段来实现某一特殊的光诊疗功能成为可能。文章进而总结了可设计的一体化胶束在调控分子组装结构、调节生物体代谢、细胞和生物体成像、肿瘤治疗方面的应用(图2)。最后，对其未来发展和应用前景进行展望。

图2 一体化π共轭光诊疗纳米胶束的构建策略及其多功能应用。

     该工作以综述形式即将在《高分子学报》2024年印刷出版。论文第一作者为南方科技大学和澳门大学联合培养博士生侯胜鑫，通讯作者为田雷蕾研究员、曲松楠教授。

引用本文：

侯胜鑫,曲松楠,田雷蕾.

亲疏水一体化策略构筑π共轭光诊疗纳米材料的研究进展.

高分子学报,doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24170

Hou, S. X.; Qu, S. N.; Tian, L. L.

The research progress on one-component photodiagnostic nanomaterials based on π-conjugated amphiphilic polymers.

Acta Polymerica Sinica,doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24170

CSTR: 32057.14.GFZXB.2024.7280.

原文链接：http://www.gfzxb.org/thesisDetails#10.11777/j.issn1000-3304.2024.24170&lang=zh