奇物論聯(lián)合納米人編輯部對(duì)2020年國(guó)內(nèi)外重要科研團(tuán)隊(duì)的代表性成果進(jìn)行了梳理，今天，我們要介紹的是新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授課題組。浦侃裔，現(xiàn)為新加坡南洋理工大學(xué)化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院(SCBE) 副教授。目前的研究方向側(cè)重于有機(jī)光學(xué)納米探針在疾病診療與藥物毒性檢測(cè)中的應(yīng)用，涉及智能響應(yīng)型活體熒光、光聲成像，納米醫(yī)藥，光熱調(diào)控離子通道與基因表達(dá)等研究。首次提出的可降解共軛聚合物用于余輝 (Afterglow) 成像發(fā)表于Nature Biotechnology。目前發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇（包括Nature Biotechnology, Nature Nanotechnology, Nature Communication, JACS, AM, Angew Chem等），著作3章，專利6項(xiàng)，h-index為76(截止2020年)。1.分子成像:在分子水平上對(duì)疾病微環(huán)境中的病理過程進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，以評(píng)估預(yù)后、診斷和治療結(jié)果2.化學(xué)生物學(xué):設(shè)計(jì)和合成可激活的成像探針，以揭示活性自由基如何調(diào)節(jié)腫瘤代謝，促進(jìn)轉(zhuǎn)移和血管生成，并促進(jìn)耐藥表型3.材料科學(xué):利用最先進(jìn)的成像方式如光聲成像、近紅外熒光成像和生物發(fā)光成像等發(fā)展有機(jī)半導(dǎo)體納米材料，以提高成像穿透深度和空間分辨率4.生物技術(shù):開發(fā)無創(chuàng)高通量藥物篩選技術(shù)，重點(diǎn)研究藥物代謝的實(shí)時(shí)體內(nèi)成像和藥物誘導(dǎo)毒性的演化以下按照兩個(gè)部分對(duì)浦侃裔團(tuán)隊(duì)2020年期間發(fā)表的部分成果進(jìn)行歸納，供大家學(xué)習(xí)和交流。1. Angew：“鐵死亡”療法最新研究進(jìn)展鐵基納米材料具有誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡的能力，為抗癌提供了一種創(chuàng)新的方法。為了提高抗癌效果，目前的“鐵死亡”治療納米制劑往往與其他治療方式相結(jié)合，但這使得它們具有復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)和多金屬成分。在此，新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔等人報(bào)告了鐵螯合半導(dǎo)體多復(fù)合納米顆粒（SPFeN）在光聲（PA）成像引導(dǎo)下用于癌癥光熱“鐵死亡”治療的研究進(jìn)展。1）雜化“鐵死亡”治療聚合物納米制劑由鐵死亡引發(fā)劑(Fe3+)、作為光熱納米換能器和鐵離子螯合劑的兩親性半導(dǎo)體多聚物(SPc)組成。SPFeN通過聚乙二醇(PEG)接枝，體積小，全身給藥后在活體小鼠腫瘤內(nèi)有效積聚，可通過PA顯像進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2）在酸性腫瘤微環(huán)境中，SPFeN會(huì)產(chǎn)生上調(diào)的羥基自由基，導(dǎo)致鐵死亡；同時(shí)，在近紅外(NIR)激光照射下，SPFeN會(huì)產(chǎn)生局部熱，不僅可以進(jìn)一步加快Fenton反應(yīng)速度，還可以進(jìn)行光熱治療。3）與以往的研究相比，SPFeN的這種協(xié)同光熱、“鐵死亡”治療作用不僅使鐵的用量降至最低，而且有效地抑制了活體小鼠腫瘤的生長(zhǎng)，這是對(duì)照組所不能做到的。因此，這項(xiàng)研究提供了一種聚合的方法，將其他治療方式與“鐵死亡”療法相結(jié)合，以加強(qiáng)癌癥治療。Shasha He, et al. Semiconducting Polycomplex Nanoparticles for Photothermal Ferrotherapy of Cancer, Angew. Chem. Int. Ed., 2020.DOI: 10.1002/anie.202003004http://doi.org/10.1002/anie.2020030042. Chem. Soc. Rev.：利用分子和納米工程方法以激活癌癥免疫治療新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授對(duì)利用分子和納米工程等方法對(duì)癌癥免疫治療進(jìn)行激活和改進(jìn)的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述展望。1）癌癥免疫治療是一種新興的治療策略，即通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)以對(duì)抗癌癥。雖然一些免疫治療藥物已實(shí)現(xiàn)了臨床應(yīng)用，但患者的低響應(yīng)率和潛在的免疫相關(guān)不良反應(yīng)仍然是亟待解決的兩大挑戰(zhàn)。納米藥物具有遞送的可控性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)，因此它也為安全有效地促進(jìn)免疫治療的臨床轉(zhuǎn)化提供了新的策略。2）作者在這篇綜述中討論了如何將納米藥物與免疫治療相結(jié)合，并重點(diǎn)介紹了利用分子和納米工程的方法以實(shí)現(xiàn)可被激活的癌癥免疫治療。這些可被激活的納米試劑僅在對(duì)內(nèi)部或外部刺激做出反應(yīng)后才會(huì)發(fā)揮免疫治療作用。因此它們不僅能局部重新編程腫瘤微環(huán)境和激活抗腫瘤免疫效應(yīng)，也能同時(shí)減少免疫相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生率。隨后，作者也討論了可被激活的免疫治療納米試劑的分類，并對(duì)其臨床應(yīng)用前景和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了概述。Chi Zhang. et al. Molecular and nanoengineering approaches towards activatable cancer immunotherapy. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00773c#!divAbstract3.Nature Commun：用于紅外二區(qū)光熱鐵療法的可轉(zhuǎn)換雜化半導(dǎo)體高分子納米酶盡管鐵氧療法在癌癥治療中的前景非常廣闊，但由于芬頓反應(yīng)在腫瘤環(huán)境中的催化效率受到損害，其治療效果仍然很差。有鑒于此，山西醫(yī)科大學(xué)的張瑞萍和新加坡南洋理工大學(xué)的浦侃裔報(bào)導(dǎo)了一種光聲（PA）成像引導(dǎo)的用于紅外二區(qū)光熱鐵療法的具有高光熱轉(zhuǎn)換效率的混合半導(dǎo)體納米酶（HSN）。 1）首先合成了pTBCB(-Br) 聚合物前驅(qū)體，隨后通過用疊氮化物取代溴化物將pTBCB-Br轉(zhuǎn)化為pTBCB-N3，然后通過無銅點(diǎn)擊化學(xué)將其與DBCO-mPEG2000接枝以獲得pTBCB-PEG。pTBCB-PEG具有兩親性，可在水溶液中自發(fā)自組裝成為HSN0納米顆粒。同時(shí)，通過在自組裝過程中簡(jiǎn)單地將亞鐵離子添加到pTBCB-PEG溶液中可以很容易地制備納米酶HSN。2） HSN包含兩親性半導(dǎo)體聚合物作為光熱轉(zhuǎn)換器，PA發(fā)射器和鐵螯合的Fenton催化劑。在光照下，HSN不僅能產(chǎn)生大量熱量以誘導(dǎo)細(xì)胞毒性，而且可以增強(qiáng)芬頓反應(yīng)?！H生成的增加既促進(jìn)了鐵死亡又促進(jìn)了細(xì)胞凋亡，而且氧化了HSN（42 nm），并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑岣叩哪[瘤內(nèi)通透性的微小片段（1.7 nm）。非侵入性無縫協(xié)同作用導(dǎo)致放大的治療效果，包括深的消融深度（9 mm），減少轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白的表達(dá)以及抑制原發(fā)腫瘤到遠(yuǎn)處器官的轉(zhuǎn)移。該研究提供了一種通用的納米酶策略來補(bǔ)償鐵療法和光療劑，從而使腫瘤完全消退。YuyanJiang et al. Transformable hybrid semiconducting polymer nanozyme for secondnear-infrared photothermal ferrotherapy. Nat. Commun., (2020)DOI:10.1038/s41467-020-15730-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-020-15730-x4. Angew綜述：電磁納米藥物用于癌癥免疫聯(lián)合治療新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授對(duì)用于癌癥免疫聯(lián)合治療領(lǐng)域的電磁納米藥物的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述介紹。1）免疫治療是利用免疫系統(tǒng)的力量來消除惡性細(xì)胞，為治療癌癥提供了一種高效的方法。然而，有限的患者響應(yīng)率和潛在的免疫相關(guān)不良事件也是癌癥免疫治療所面臨的兩個(gè)主要問題。研究表明，電磁納米材料產(chǎn)生由電磁能量觸發(fā)的熱/活性氧，進(jìn)而可用于癌癥的磁熱治療、聲動(dòng)力治療、光熱治療、光動(dòng)力治療和放射治療，并具有誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡的能力。2）作者在文中綜述了近年來電磁納米藥物在腫瘤免疫聯(lián)合治療方面的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了電磁納米藥物在腫瘤免疫治療過程中對(duì)免疫抑制腫瘤微環(huán)境的重編程和增敏作用；此外，作者也討論了電磁納米藥物在癌癥免疫聯(lián)合治療領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。Jingchao Li. et al. Electromagnetic nanomedicines for combinational cancer immunotherapy.DOI: 10.1002/anie.202008386https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2020083865. AM：可被激活的聚合物納米酶用于光動(dòng)力-免疫代謝癌癥治療腫瘤免疫代謝對(duì)腫瘤的增殖和免疫細(xì)胞活性起著重要作用，因此其對(duì)于腫瘤免疫治療的效果也有著不可忽略的影響。目前，通過調(diào)節(jié)免疫代謝來促進(jìn)癌癥免疫治療的主要方法是基于小分子抑制劑的策略，而這類小分子抑制劑往往會(huì)遇到脫靶不良反應(yīng)、耐藥性和不可持續(xù)反應(yīng)等問題。相比之下，酶療法可以很好地解決這些限制，但這一方法尚未被有效地開發(fā)。新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授報(bào)道了一種可被近紅外光激活、具有免疫治療效果的有機(jī)聚合物納米酶(SPNK)，并將其用于實(shí)現(xiàn)光動(dòng)力-免疫代謝治療。 1）SPNK是由半導(dǎo)體聚合物內(nèi)核與犬尿氨酸酶 (KYNase)通過可被單線態(tài)氧(1O2)裂解的連接子相結(jié)合而組成。在近紅外光照射下，SPNK會(huì)產(chǎn)生1O2，這樣不僅可以發(fā)揮光動(dòng)力作用以誘導(dǎo)腫瘤免疫原性細(xì)胞死亡，還可以誘導(dǎo)釋放KYNase并觸發(fā)其活性以降解免疫抑制型犬尿氨酸(Kyn)。2）實(shí)驗(yàn)表明，這種由SPNK介導(dǎo)的聯(lián)合作用可以促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞的增殖和浸潤(rùn)，進(jìn)而增強(qiáng)全身抗腫瘤T細(xì)胞免疫，最終抑制原發(fā)腫瘤和遠(yuǎn)端腫瘤的生長(zhǎng)。綜上所述，這一研究報(bào)道了一種新型的光動(dòng)力治療方法，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的酶免疫調(diào)節(jié)和改善抗癌治療提供了新的策略。Ziling Zeng. et al. Activatable Polymer Nanoenzymes for Photodynamic Immunometabolic Cancer Therapy. Advanced Materials. 2020DOI: 10.1002/adma.202007247https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.2020072476.Adv. Mater：近紅外II區(qū)光熱半導(dǎo)體聚合物納米佐劑用于增強(qiáng)腫瘤免疫治療免疫治療已成為治療癌癥的一種重要選擇。然而，免疫治療的效果往往是有限的，仍需要進(jìn)一步改進(jìn)。新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授、華中科技大學(xué)張燕副教授和同濟(jì)大學(xué)羅宇老師構(gòu)建了一種由光熱觸發(fā)釋藥的半導(dǎo)體聚合物納米佐劑(SPNIIR)，并將其用于近紅外II區(qū)(NIR-II)光熱-免疫治療。1）SPNIIR以半導(dǎo)體聚合物納米顆粒內(nèi)核作為NIR-II光熱轉(zhuǎn)換器，摻雜有toll樣受體(TLR)激動(dòng)劑作為免疫治療佐劑，其外部包裹有一層熱響應(yīng)的脂質(zhì)外殼。在NIR-II光照射下，SPNIIR能有效地產(chǎn)生熱量，這也不僅能對(duì)腫瘤進(jìn)行光熱治療和誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡(ICD)，而且還能“熔化”脂質(zhì)層，實(shí)現(xiàn)TLR激動(dòng)劑的按需釋放。2）研究表明，ICD和TLR7/TLR8的結(jié)合能夠增強(qiáng)樹突狀細(xì)胞的成熟，從而提高抗腫瘤免疫反應(yīng)。因此，在小鼠模型中，SPNIIR介導(dǎo)的NIR-II光熱-免疫療法可以有效地抑制原發(fā)腫瘤和遠(yuǎn)端腫瘤的生長(zhǎng)，并消除其肺部轉(zhuǎn)移。因此，這一研究也為開發(fā)遠(yuǎn)程控制的智能遞送系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)協(xié)同光-免疫癌癥治療提供了新的方法。Jingchao Li. et al. Second Near-Infrared Photothermal Semiconducting Polymer Nanoadjuvant for Enhanced Cancer Immunotherapy. Advanced Materials. 2020DOI: 10.1002/adma.202003458https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.2020034587.Acc. Chem. Res.綜述：半導(dǎo)體聚合物材料作為可用于癌癥治療的近紅外光活化治療劑癌癥療法通常在臨床中用于治療癌癥并控制其惡化，各種治療藥物被廣泛使用。為了減少副作用，研究人員致力于開發(fā)可以被過度表達(dá)的癌癥生物標(biāo)記物激活的治療前藥。但是，在正常組織中，這些藥物的激活仍然面臨一定程度的脫靶問題，這就激發(fā)了研究人員設(shè)計(jì)外部刺激可激活治療劑的興趣。在這方面，可光活化的治療前藥已經(jīng)應(yīng)用于癌癥治療。然而，由于對(duì)光不穩(wěn)定部分的固有特征，大多數(shù)可光活化的治療藥物僅響應(yīng)紫外可見光，從而限制了其在體內(nèi)的應(yīng)用。因此，研究人員迫切需要研發(fā)出能夠滿足由近紅外（NIR）光激活、光毒性小且又有強(qiáng)組織穿透力等條件的的治療藥物。
近日，新加坡南洋理工大學(xué)的Kanyi Pu教授課題組發(fā)表綜述文章，總結(jié)了半導(dǎo)體聚合物納米材料（SPN）作為可用于癌癥治療的近紅外光活化治療劑的研究進(jìn)展。1）半導(dǎo)體聚合物納米材料（SPN）由π共軛聚合物轉(zhuǎn)化而成，這些共軛聚合物可以有效地將NIR光轉(zhuǎn)換為熱或單線態(tài)氧（1 O2）。具有光熱和光動(dòng)力特性的SPN還可以直接用作光藥物或用作光傳感器，以激活光熱或1 O 2響應(yīng)性的治療藥物。2）通過負(fù)載或化學(xué)連接的方法，將半導(dǎo)體聚合物納米材料（SPN）與治療藥物（例如佐劑，基因和酶）結(jié)合，可制備出基于SPN的光熱響應(yīng)性治療劑。例如，光熱觸發(fā)的佐劑釋放會(huì)特異性激活細(xì)胞膜上的某些蛋白質(zhì)離子通道，導(dǎo)致離子過量注入引起線粒體功能障礙，進(jìn)而導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡。此外，對(duì)溫度敏感的菠蘿蛋白酶經(jīng)過光熱激活后可以促進(jìn)膠原蛋白（細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分）的原位降解，使得藥劑在腫瘤組織中的積累得到改善，從而擴(kuò)大治療效果。3）基于SPN的1 O 2響應(yīng)性治療劑是由SPN與籠狀治療藥物通過低氧或1 O 2的可裂解連接共價(jià)結(jié)合而成。在近紅外光照射下，SPN消耗氧氣生成1 O 2，可以產(chǎn)生光動(dòng)力療法（PDT），同時(shí)也破壞了低氧或1 O 2的可裂解連接部分，籠狀治療分子（例如，化療藥物，酶和抑制劑）則被釋放和原位活化。這種基于SPN的治療劑的遠(yuǎn)程激活可用于誘導(dǎo)DNA損傷，核糖核酸降解，抑制蛋白質(zhì)生物合成或在活體動(dòng)物的腫瘤中激活免疫系統(tǒng)。通過光動(dòng)力療法與這些生物作用的NIR光活化的協(xié)同作用，這些治療藥物可有效消除腫瘤，甚至完全抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。綜上，該綜述強(qiáng)調(diào)了半導(dǎo)體聚合物納米材料（SPN）在構(gòu)建各種近紅外（NIR）光活化治療藥物方面的潛力，這些治療劑可在指定的時(shí)間和位置以較高的治療結(jié)果和精度治療癌癥。Jingchao Li, Kanyi Pu*. Semiconducting Polymer Nanomaterials as Near-Infrared Photoactivatable Protherapeutics for Cancer. Acc. Chem. Res. 2020.https://doi.org/10.1021/acs.accounts.9b005698. Angew：腎清除型大分子報(bào)告物用于膀胱癌的近紅外熒光成像膀胱癌（BC）是一種高發(fā)病率和高死亡率的常見疾病。但是，由于缺乏具有高腎清除率的癌癥特異性光學(xué)劑，因此對(duì)BC進(jìn)行體內(nèi)光學(xué)成像仍然具有挑戰(zhàn)性。于此，新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授等人合成了一個(gè)大分子報(bào)告物（CyP1），用于活體小鼠BC的實(shí)時(shí)近紅外熒光（NIRF）成像和尿液分析。CyP1具有高度的腎臟可清除性（注射后24 h注射劑量約為94％）和癌癥生物標(biāo)志物（APN：氨肽酶N）特異性，可以有效地進(jìn)入膀胱，并特異性打開其NIRF信號(hào)，報(bào)告活體小鼠中BC的檢測(cè)。此外，CyP1可用于光學(xué)尿液分析，允許在體外跟蹤腫瘤進(jìn)展進(jìn)行治療評(píng)估，并易于將CyP2轉(zhuǎn)化為體外診斷分析。因此，這項(xiàng)研究不僅為BC的非侵入性診斷提供了新的機(jī)會(huì)，而且為開發(fā)用于檢測(cè)膀胱疾病的分子報(bào)告分子提供了有用的指導(dǎo)。J.Huang, et al. A Renal-Clearable Macromolecular Reporter for Near-InfraredFluorescence Imaging of Bladder Cancer. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4415.https://doi.org/10.1002/anie.2019118599. Angew：可腎清除的雙光探針用于對(duì)造影劑所致的急性腎損傷進(jìn)行實(shí)時(shí)成像造影劑所致的急性腎損傷(CIAKI)是一種醫(yī)學(xué)并發(fā)癥，其具體表現(xiàn)為患者在使用造影劑后腎功能迅速惡化。而由于目前對(duì)CIAKI進(jìn)行的診斷通常依賴于在體外檢測(cè)晚期的血液或尿液中的生物標(biāo)志物，因此這種診斷方式往往不夠?qū)崟r(shí)和敏感。新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授團(tuán)隊(duì)合成了一種用于對(duì)CIAKI進(jìn)行體內(nèi)實(shí)時(shí)成像的可激活雙光探針(ADR)。ADR具有化學(xué)發(fā)光和近紅外熒光(NIRF)兩種信號(hào)通道,可以分別被氧化應(yīng)激(超氧化物陰離子,O2?-)和溶酶體損傷(NAG)激活。由于ADR具有較高的腎臟清除效率，它可以在出現(xiàn)腎小球?yàn)V過率(GFR)顯著降低和CIAKI組織損傷之前對(duì)活體小鼠腎臟中的O2?-和NAG的升高狀況進(jìn)行檢測(cè)。這種機(jī)制也使得ADR的檢測(cè)效果要優(yōu)于目前的臨床檢測(cè)方法，因此這一工作也為在分子水平上對(duì)腎功能進(jìn)行實(shí)時(shí)的無創(chuàng)監(jiān)測(cè)提供了新的策略。JiaguoHuang, et al. Renal-Clearable Duplex Optical Reporter for Real-time Imaging ofContrast-induced Acute Kidney Injury. Angewandte Chemie InternationalEdition. 2019https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.20191013710. AM：用于急性腎損傷實(shí)時(shí)雙成像的熒光光聲聚合物腎報(bào)告器
與傳統(tǒng)的光學(xué)成像相比，光聲(PA)顯像劑檢測(cè)疾病組織和生物標(biāo)志物具有更高的穿透深度和更高的空間分辨率，因此具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的PA顯像劑經(jīng)常遇到體內(nèi)排泄慢、信號(hào)特異性低的問題，這影響了它們?cè)隗w內(nèi)的檢測(cè)能力。有鑒于此，新加坡南洋理工大學(xué)的浦侃裔等研究人員，合成了一種熒光光聲聚合物腎報(bào)告器(FPRR)，用于藥物所致急性腎損傷(AKI)的實(shí)時(shí)成像。FPRR同時(shí)開啟近紅外熒光和PA信號(hào)，以響應(yīng)具有高度敏感性和特異性的AKI生物標(biāo)記物(γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶)。FPRR具有較高的腎臟清除率(注射后24h為78%)，可在藥物治療后24 h通過實(shí)時(shí)顯像和光學(xué)尿液分析檢測(cè)順鉑誘導(dǎo)的AKI，比血清生物標(biāo)記物升高和組織學(xué)改變?cè)?8 h。更重要的是，PA成像的深層組織穿透能力導(dǎo)致信號(hào)背景比比NIRF成像高2.3倍。因此，這項(xiàng)研究不僅展示了第一個(gè)可激活的PA探針，用于在分子水平上實(shí)時(shí)靈敏地成像腎功能，而且還突出了具有高腎臟清除率的聚合物探針結(jié)構(gòu)。Penghui Cheng, et al. Fluoro‐Photoacoustic Polymeric Renal Reporter for Real‐Time Dual Imaging of Acute Kidney Injury. Advanced Materials, 2020.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.20190853011. Chem. Sci.綜述：接枝半導(dǎo)體聚合物兩親體用于多模態(tài)光學(xué)成像和聯(lián)合光學(xué)治療南京郵電大學(xué)范曲立教授和新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授對(duì)用于多模態(tài)光學(xué)成像和聯(lián)合光學(xué)治療的半導(dǎo)體聚合物兩親體及其相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述介紹。1）半導(dǎo)體聚合物納米顆粒(SPNs)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用正越來越受到研究人員的關(guān)注。然而，當(dāng)有兩親性共聚物存在時(shí)，利用納米沉淀法制備SPNs往往會(huì)到遇到諸多的問題。由半導(dǎo)體聚合物主鏈和親水側(cè)鏈組成的接枝半導(dǎo)體聚合物兩親體SPAs可作為SPNs的替代品，其也具有較高的生理穩(wěn)定性和良好的光學(xué)性能。2）作者在文中就近年來SPAs在癌癥影像學(xué)和聯(lián)合光療中的研究進(jìn)展做了綜述，并介紹了SPAs在光學(xué)成像中的應(yīng)用，包括熒光、光聲、多模態(tài)和可激活成像等；隨后，作者也討論了SPAs在成像指導(dǎo)的光學(xué)治療、聯(lián)合治療、光觸發(fā)藥物遞送和基因調(diào)控等方面的應(yīng)用；最后，作者對(duì)該領(lǐng)域的未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望討論。Chen Xie. et al. Grafted Semiconducting Polymer Amphiphiles for Multimodal Optical Imaging and Combination Phototherapy. Chemical Science. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sc/d0sc01721c#!divAbstract12. Angew：一種用于浸潤(rùn)性腫瘤近紅外熒光和光聲成像的可激活聚合物報(bào)告劑區(qū)分性檢測(cè)浸潤(rùn)性和非浸潤(rùn)性乳腺癌對(duì)于有效治療和預(yù)后至關(guān)重要。然而，能夠在體內(nèi)如此進(jìn)行的可激活探針很少。于此，南洋理工大學(xué)浦侃裔和蘇州大學(xué)苗慶慶等人報(bào)道了一種可激活的聚合物報(bào)告物P-Dex），該報(bào)告物專門針對(duì)浸潤(rùn)性乳腺癌中過度表達(dá)的尿激酶型纖溶酶原激活劑（uPA）特異性開啟近紅外（NIR）熒光和光聲（PA）信號(hào)。1）P‐Dex具有腎臟可清除的右旋糖酐主鏈，該主鏈與籠罩有uPA可裂解肽底物的NIR染料相連。2）這種分子設(shè)計(jì)使P‐Dex能夠被動(dòng)地靶向腫瘤，激活NIR熒光和PA信號(hào)以有效地區(qū)分浸潤(rùn)性MDA‐MB‐231乳腺癌和非浸潤(rùn)性MCF‐7乳腺癌，并最終進(jìn)行腎臟清除以最大程度地降低毒性潛能。因此，該聚合物報(bào)告分子對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)惡性乳腺癌具有廣闊的前景。Q. Li, et al., An Activatable Polymeric Reporter for Near‐Infrared Fluorescent and Photoacoustic Imaging of Invasive Cancer. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 7018.https://doi.org/10.1002/anie.20200003513.Chem. Soc. Rev.：化學(xué)發(fā)光用于生物成像和治療大連理工大學(xué)樊江莉教授和新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授對(duì)化學(xué)發(fā)光在生物成像和治療領(lǐng)域中的最新進(jìn)展進(jìn)行了綜述。 1）化學(xué)發(fā)光，一般是指通過化學(xué)反應(yīng)所引起和激發(fā)產(chǎn)生的光，它也已成為一種用于生物成像和體內(nèi)治療的新工具?；瘜W(xué)發(fā)光由于無需外部的激發(fā)光，因此可以有效地避免熒光技術(shù)中所存在的背景自熒光，因此其可在生物成像中提供了極高的信噪比和靈敏度。此外，原位發(fā)射的光子也可以取代傳統(tǒng)的激發(fā)光來用于光動(dòng)力學(xué)治療和藥物釋放，以對(duì)深部疾病或腫瘤進(jìn)行監(jiān)測(cè)和治療。2）作者在文中重點(diǎn)介紹了基于發(fā)光體底物的化學(xué)發(fā)光平臺(tái)，并系統(tǒng)地總結(jié)了這類平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則、傳感機(jī)制和一些代表性的化學(xué)發(fā)光探針在生物診療領(lǐng)域中的應(yīng)用；最后，作者也討論了化學(xué)發(fā)光平臺(tái)在生物成像和治療方面所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。
Mingwang Yang. et al. Chemiluminescence for bioimaging and therapeutics: recent advances and challenges. Chemical Society Reviews. 2020
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/d0cs00348d#!divAbstract14.Anal. Chem：多路光學(xué)尿液分析用于藥物性腎損傷的早期檢測(cè)藥物性腎損傷(DIKI)是造成急性或慢性腎損傷的一個(gè)重要原因。然而，目前的臨床診斷方法往往不能準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行早期檢測(cè)。新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授構(gòu)建了一種可被激活的分子尿液探針 (MURs)，它能夠?qū)Χ喾N尿液標(biāo)志物進(jìn)行專門檢測(cè)。（1）由于具有離散的吸收和發(fā)射特性，MURs和標(biāo)志物的混合物可以通過雞尾酒型策略以用于對(duì)藥物誘導(dǎo)的急性腎臟損傷(AKI)和慢性腎臟疾病(CKD)小鼠模型進(jìn)行多重光學(xué)尿液分析。（2）MURs雞尾酒傳感器不僅能較早地檢測(cè)到藥物誘發(fā)的AKI和CKD，而且也具有較高的診斷準(zhǔn)確性。因此，無論在臨床前的藥物篩選還是在臨床實(shí)際應(yīng)用中，MURs都有望在實(shí)現(xiàn)腎臟功能的早期檢測(cè)方面發(fā)揮重要作用。
Penghui Cheng. et al. Multiplex Optical Urinalysis for Early Detection of Drug-Induced Kidney Injury. Analytical Chemistry. 2020DOI: 10.1021/acs.analchem.0c00989https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c0098915.Adv. Funct. Mater：近紅外化學(xué)發(fā)光探針用于對(duì)腎臟中的活性氧和活性氮物種進(jìn)行成像化學(xué)發(fā)光比熒光更為敏感，但大多數(shù)化學(xué)發(fā)光探針往往只能發(fā)出可見光，而且水溶性較低，這也使得它們的體內(nèi)成像效果不佳。新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授合成了兩種近紅外(NIR)化學(xué)發(fā)光探針(NCRs)，其具有很高的腎臟清除效率，并可用于對(duì)腎臟中的活性氧和活性氮物種（RONS）進(jìn)行實(shí)時(shí)成像。1）NCR1和NCR2的近紅外化學(xué)發(fā)光可以分別被超氧陰離子(O2??)和過氧亞硝酸鹽(ONOO?)特異性激活。同時(shí)，NCRs也具有很高的敏感性和腎臟清除效率，不僅能對(duì)胞內(nèi)的內(nèi)源性RONS的細(xì)微上調(diào)進(jìn)行檢測(cè)，還能對(duì)腎臟內(nèi)的RONS進(jìn)行無創(chuàng)監(jiān)測(cè)。2）研究表明相對(duì)于NCR2來說，NCR 1會(huì)被更早地激活，由此證明在藥物誘導(dǎo)的急性腎損傷(AKI)中的O2??和ONOO?會(huì)發(fā)生序列上調(diào)。此外，實(shí)驗(yàn)通過對(duì)代謝出來的NCRs進(jìn)行熒光檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)AKI的尿液分析，能夠比組織學(xué)分析更早地（24小時(shí)）檢測(cè)到RONS的上調(diào)情況。
Jingsheng Huang. et al. Near-Infrared Chemiluminescent Reporters for In Vivo Imaging of Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Kidneys. Advanced Functional Materials. 2020DOI: 10.1002/adfm.202003628https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.20200362816.AM：室溫下的磷光共振能量轉(zhuǎn)移用于構(gòu)建近紅外余輝顯像試劑余輝成像能夠在光激發(fā)停止后檢測(cè)到光子發(fā)射，進(jìn)而避免了組織的自發(fā)熒光的干擾，因此它比傳統(tǒng)的熒光成像具有更高的靈敏度。純有機(jī)分子的室溫磷光(RTP)是一種新型的良性余輝試劑。然而，大多數(shù)RTP熒光素只能發(fā)射具有淺層組織穿透能力的可見光，這也限制了其在體內(nèi)的應(yīng)用。武漢大學(xué)李振教授和李倩倩副教授、新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授設(shè)計(jì)了一種發(fā)射在近紅外（NIR）范圍內(nèi)的有機(jī)RTP納米探針(mTPA-N)，并將其用于進(jìn)行活體余輝成像。 1）該探針以RTP分子(mTPA)作為磷光發(fā)生器，NIR熒光染料作為能量受體，它可以通過室溫下的磷光共振能量轉(zhuǎn)移(RT-PRET)以在780 nm處產(chǎn)生紅移磷光發(fā)射。2）由于消除了背景噪聲以及產(chǎn)生了紅移余輝信號(hào)，因此mTPA-N可以在活體小鼠的淋巴結(jié)中進(jìn)行高信噪比成像。綜上所述，這一研究利用RT-PRET的構(gòu)建策略為發(fā)展有機(jī)RTP發(fā)光試劑以實(shí)現(xiàn)NIR余輝顯像提供了一條新的途徑。
Qianxi Dang. et al. Room-Temperature Phosphorescence Resonance Energy Transfer for Construction of Near-Infrared Afterglow Imaging Agents. Advanced Materials. 2020DOI: 10.1002/adma.202006752https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.20200675217.Angew：可被激活的聚合物納米探針用于對(duì)T淋巴細(xì)胞進(jìn)行近紅外熒光-光聲成像開發(fā)實(shí)時(shí)非侵入性成像探針是評(píng)估細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTLs)的浸潤(rùn)和活化情況對(duì)于預(yù)測(cè)癌癥免疫治療效果來說十分關(guān)鍵，但這在目前仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。華中科技大學(xué)張燕副教授、新加坡南洋理工大學(xué)浦侃裔教授和蘇州大學(xué)苗慶慶教授報(bào)告了一種可被激活的半導(dǎo)體聚合物納米探針(SPNP)，并將其用于對(duì)與CTLs活化相關(guān)的生物標(biāo)志物(顆粒酶B)進(jìn)行近紅外熒光(NIRF)和光聲成像(PA)。 1）SPNP由半導(dǎo)體聚合物(SP)和可被顆粒酶B裂解、染料標(biāo)記的側(cè)鏈肽組成，而兩者都能發(fā)出NIRF和PA信號(hào)。經(jīng)全身給藥后，SPNP能夠被動(dòng)靶向腫瘤，并與顆粒酶B發(fā)生原位反應(yīng)以釋放染料標(biāo)記肽，進(jìn)而導(dǎo)致染料的NIRF和PA信號(hào)降低，而聚合物的信號(hào)則不變。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SPNP的比率NIRF和PA信號(hào)與顆粒酶B的表達(dá)水平和CTLs的瘤內(nèi)群體密切相關(guān)。綜上所述，這一研究不僅設(shè)計(jì)了首個(gè)可用于體內(nèi)免疫激活成像的PA探針，而且也為設(shè)計(jì)其他免疫相關(guān)生物標(biāo)記物分子成像探針提供了新的策略。
Yan Zhang. et al. Activatable Polymeric Nanoprobe for Near-Infrared Fluorescence and Photoacoustic Imaging of T Lymphocytes. Angewandte Chemie International Edition. 2020DOI: 10.1002/anie.202015116https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.20201511618.Angew：一種具有創(chuàng)紀(jì)錄長(zhǎng)近紅外開啟波長(zhǎng)的分子化學(xué)發(fā)光探針化學(xué)發(fā)光成像因其內(nèi)在的高靈敏度受到診斷成像的青睞。為了改善體內(nèi)生物標(biāo)志物的檢測(cè)，急需開發(fā)同時(shí)具有近紅外發(fā)射波長(zhǎng)和易構(gòu)建可活化探針的模塊化設(shè)計(jì)的化學(xué)發(fā)光分子，但目前這樣的分子仍非常少。有鑒于此，新加坡南洋理工大學(xué)的蒲侃義等研究人員，合成了一種具有創(chuàng)紀(jì)錄長(zhǎng)近紅外開啟波長(zhǎng)的分子化學(xué)發(fā)光探針，可用于生物體內(nèi)成像研究。1）研究人員通過將二氰亞甲基-4H-苯并噻喃或二氰亞甲基-4H-苯并硒吡喃與二氧雜環(huán)丁烷單元結(jié)合，創(chuàng)造出兩種具有超長(zhǎng)近紅外發(fā)射波長(zhǎng)（> 750 nm）的化學(xué)發(fā)光探針。2）通過用可降解基團(tuán)進(jìn)一步保護(hù)，研究人員進(jìn)一步創(chuàng)造出僅在活性氧或酶存在時(shí)產(chǎn)生信號(hào)的近紅外化學(xué)發(fā)光探針（NCP S），且該探針發(fā)光的組織最大穿透深度多達(dá)2 cm。3）糖修飾的近紅外探針（NCP Sg）可以在β-半乳糖苷酶（一種腫瘤標(biāo)記物）存在時(shí)激發(fā)波長(zhǎng)為760 nm的化學(xué)發(fā)光，實(shí)現(xiàn)在活體小鼠中的不同腫瘤細(xì)胞中成像和區(qū)別不同表達(dá)水平的β-半乳糖苷酶。本研究提供了一種用于在活體的深層組織中對(duì)不同生物標(biāo)記物成像的近紅外化學(xué)發(fā)光探針分子模板。Kanyi Pu, et al. Molecular Chemiluminescent Probes with a Record Long Near‐infrared Turn‐on Wavelength for In vivo Imaging. Angewandte Chemie, 2020.DOI：10.1002/anie.202013531https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013531此外，浦侃裔團(tuán)隊(duì)2020年還發(fā)表了其他相關(guān)的高水平研究論文，由于篇幅關(guān)系就不在此一一展示，感興趣的讀者可前往該課題組網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)。浦侃裔，新加坡南洋理工大學(xué)副教授，擔(dān)任ACS應(yīng)用高分子材料副主編，先進(jìn)功能材料、生物共軛化學(xué)、ACS應(yīng)用生物材料等期刊編輯顧問委員會(huì)成員，主要從事有機(jī)半導(dǎo)體聚合物的納米成像探針和技術(shù)方面的研究工作。2007年，他在復(fù)旦大學(xué)獲得碩士學(xué)位，2011年在新加坡國(guó)立大學(xué)獲得博士學(xué)位。隨后前往斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院攻讀博士后。目前發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇，著作3章，專利6項(xiàng)，h-index為76(截止2020年)。他的創(chuàng)新工作獲得多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括日本化學(xué)會(huì)杰出報(bào)告獎(jiǎng)、威利生物科學(xué)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)和納米生物技術(shù)青年創(chuàng)新獎(jiǎng)。目前擔(dān)任ACS Applied Polymer Materials和Biomaterials Research副主編
