癌症是嚴重威脅人類健康的重大疾病。臨床癌症治療的傳統方法是手術治療、化療和放療，但這些方法存在着創傷大、風險高及對正常細胞有較大的副作用等問題。實現癌症的早期診斷和靶向治療，是解決這一世界難題的重要途徑。近期，我院張崇華博士所在科研團隊在腫瘤成像及靶向診療方面取得系列新進展，相關成果分别發表在Sensors and Actuators: B. Chemical 、Dyes and Pigments、Biosensors and Bioelectronics上。
癌症微環境響應性型的納米診療試劑，是将納米技術和診療一體化策略相結合的新型治療試劑，在對于增強臨床治療效果和減小副作用具有重要的意義。基于此，設計了一種雙重靶向熒光納米探針（HA-Mito TPP），用于癌細胞中HAase的熒光成像和光動力治療。合成的正電荷卟啉衍生物（Mito TPP），作為線粒體靶向的光敏劑，通過負電荷的HA靜電自組裝，形成HA-Mito TPP納米探針。組裝後的卟啉由于ACQ作用，熒光強度和PDT效應顯著降低。癌細胞内高表達的HAase将納米探針解體，釋放的卟啉分子富集在線粒體中，同時熒光強度和PDT效應同步被激活，實現癌細胞的診斷和治療。共聚焦成像結果表明，該納米探針通過受體介導内吞作用進入靶向細胞後，熒光強度顯著增強。細胞毒性測試表明，細胞在适當波長的光照下，可有效誘導線粒體氧化損傷，最終導緻癌細胞凋亡。該雙級靶向納米診療體系，為癌症标志物的檢測和成像引導的光動力治療提供了有力的平台。該工作成果發表在Sensors and Actuators: B. Chemical 上（SCI一區，IF7.46），于2021年7月在線發表。張崇華博士和我院碩士研究生王勝蘭為共同第一作者，我院陳建教授和曾榮今教授為共同通訊作者，2003网站太阳集团為第一單位。
圖（一）：熒光納米探針HA-Mito TPP檢測HAase及光動力治療示意圖
由于複雜的内部環境，在熒光成像中，細胞内的一些大分子如熒光蛋白等産生的熒光信号易幹擾成像效果，甚至産生假陽性。光開關熒光聚合物納米粒子，可在光的作用下相互轉換其分子結構，可逆地轉換熒光發射，為細胞成像的抗背景研究，提供了有力工具。基于此，發展了一種具有完全零串擾的特定顔色的光開光雙色熒光聚合物納米粒子。該納米粒子通過結合光開關熒光分子二芳基乙烯和具有較大斯托克斯位移的紅色熒光染料四苯基卟啉（TPP）到PMMA納米顆粒中。通過合理的比例設計，該納米粒子顯示出高的熒光對比度，零串擾雙色熒光特性，以及不同的光開關熒光信号。實驗結果表明，将核酸适配體AS1411交聯到納米探針表面後，可實現靶向癌細胞的光開關雙色成像。此外，我們還将該納米粒子應用于信息加密、防僞及可擦寫熒光圖案。該工作成果發表在Dyes and Pigments上（SCI一區，IF4.889），于2021年4月在線發表。湘潭大學-2003网站太阳集团聯合培養碩士劉樂為本文第一作者，我院張崇華博士、陳建教授和湘潭大學高勇教授為共同通訊作者，2003网站太阳集团為第一單位。
圖（二）：ZDPNs的原理圖及其在防僞和靶向癌細胞生物成像中的應用
單模式的癌症治療方式效果有限，因此發展綜合治療對攻克癌症至關重要。基于此，我院張崇華博士和湖南師範大學吳戰副教授合作，發展了一種基于核酸功能化的氧化石墨烯（GO）的診療系統用于癌細胞靶向的生物成像和多重治療。納米體系是以PEG化的GO作為載體，在其上面修飾了用于癌細胞打靶的核酸适配體和用于診療的pH敏感的核酸探針。癌細胞中的酸性環境使核酸探針從納米體系中脫離，激活探針上的熒光，同時釋放鑲嵌在DNA雙鍊中的抗癌藥物DOX，釋放的探針還可作為甲基轉移酶DNMT1的抑制劑，同時GO還可用于熱力學治療。因此該方法可實現多重治療。實驗結果表明該方法在細胞中均具有良好的癌症治療效果，為成像導向的診斷和多重治療提供了有效的策略。該工作成果發表在Biosensors and Bioelectronics 上（SCI一區，IF10.618），于2021年9月在線發表。張崇華博士和湖南師範大學碩士研究生菜柯為共同第一作者，湖南師範大學吳戰副教授和馬銘教授為本文通訊作者。
圖（三）：基于DNA組裝氧化石墨烯的雙響應腫瘤靶向熒光成像和協同治療的原理示意圖
以上研究工作得到了國家自然科學基金(No.21705040，51873058, 51773056 )、湖南省自然科學基金（2018JJ3143, 2020JJ3021）、化學生物傳感與計量學國家重點實驗室（2018011）等的資助。
論文信息：
（1）Chong-Hua Zhang *, Shenglan Wang, Peisheng Zhang, Shuaiwei Xu , Zhi-ling Song , Jian Chen *, Shu Chen , Rongjin Zeng*. Cellular and mitochondrial dual-targeted nanoprobe with near-infrared emission for activatable tumor imaging and photodynamic therapy, Sensors and Actuators: B. Chemical, 346, (2021), 130451.
（2）Le Liu, Shenglan Wang, Chong-Hua Zhang*, Jiawei Jiang, Yong Gao*, Peisheng Zhang, Rongjin Zeng, Jian Chen*. Zero-crosstalk and color-specific photoswitching of dual-emissive polymer nanoparticles for multiple applications, Dyes and Pigments, 191 (2021), 109370.
（3）Chong-Hua Zhang, Ke Cai, Peng-Ge Zhang, Zhan Wu*, Ming Ma*, Bo Chen. pH-Responsive DNA nanoassembly for detection and combined therapy of tumor，Biosensors and Bioelectronics, 195 (2022), 113654.
