癌症是严重威胁人类健康的重大疾病。临床癌症治疗的传统方法是手术治疗、化疗和放疗，但这些方法存在着创伤大、风险高及对正常细胞有较大的副作用等问题。实现癌症的早期诊断和靶向治疗，是解决这一世界难题的重要途径。近期，我院张崇华博士所在科研团队在肿瘤成像及靶向诊疗方面取得系列新进展，相关成果分别发表在Sensors and Actuators: B. Chemical 、Dyes and Pigments、Biosensors and Bioelectronics上。
癌症微环境响应性型的纳米诊疗试剂，是将纳米技术和诊疗一体化策略相结合的新型治疗试剂，在对于增强临床治疗效果和减小副作用具有重要的意义。基于此，设计了一种双重靶向荧光纳米探针（HA-Mito TPP），用于癌细胞中HAase的荧光成像和光动力治疗。合成的正电荷卟啉衍生物（Mito TPP），作为线粒体靶向的光敏剂，通过负电荷的HA静电自组装，形成HA-Mito TPP纳米探针。组装后的卟啉由于ACQ作用，荧光强度和PDT效应显著降低。癌细胞内高表达的HAase将纳米探针解体，释放的卟啉分子富集在线粒体中，同时荧光强度和PDT效应同步被激活，实现癌细胞的诊断和治疗。共聚焦成像结果表明，该纳米探针通过受体介导内吞作用进入靶向细胞后，荧光强度显著增强。细胞毒性测试表明，细胞在适当波长的光照下，可有效诱导线粒体氧化损伤，最终导致癌细胞凋亡。该双级靶向纳米诊疗体系，为癌症标志物的检测和成像引导的光动力治疗提供了有力的平台。该工作成果发表在Sensors and Actuators: B. Chemical 上（SCI一区，IF7.46），于2021年7月在线发表。张崇华博士和我院硕士研究生王胜兰为共同第一作者，我院陈建教授和曾荣今教授为共同通讯作者，湖南科技大学为第一单位。
图（一）：荧光纳米探针HA-Mito TPP检测HAase及光动力治疗示意图
由于复杂的内部环境，在荧光成像中，细胞内的一些大分子如荧光蛋白等产生的荧光信号易干扰成像效果，甚至产生假阳性。光开关荧光聚合物纳米粒子，可在光的作用下相互转换其分子结构，可逆地转换荧光发射，为细胞成像的抗背景研究，提供了有力工具。基于此，发展了一种具有完全零串扰的特定颜色的光开光双色荧光聚合物纳米粒子。该纳米粒子通过结合光开关荧光分子二芳基乙烯和具有较大斯托克斯位移的红色荧光染料四苯基卟啉（TPP）到PMMA纳米颗粒中。通过合理的比例设计，该纳米粒子显示出高的荧光对比度，零串扰双色荧光特性，以及不同的光开关荧光信号。实验结果表明，将核酸适配体AS1411交联到纳米探针表面后，可实现靶向癌细胞的光开关双色成像。此外，我们还将该纳米粒子应用于信息加密、防伪及可擦写荧光图案。该工作成果发表在Dyes and Pigments上（SCI一区，IF4.889），于2021年4月在线发表。湘潭大学-湖南科技大学联合培养硕士刘乐为本文第一作者，我院张崇华博士、陈建教授和湘潭大学高勇教授为共同通讯作者，湖南科技大学为第一单位。
图（二）：ZDPNs的原理图及其在防伪和靶向癌细胞生物成像中的应用
单模式的癌症治疗方式效果有限，因此发展综合治疗对攻克癌症至关重要。基于此，我院张崇华博士和湖南师范大学吴战副教授合作，发展了一种基于核酸功能化的氧化石墨烯（GO）的诊疗系统用于癌细胞靶向的生物成像和多重治疗。纳米体系是以PEG化的GO作为载体，在其上面修饰了用于癌细胞打靶的核酸适配体和用于诊疗的pH敏感的核酸探针。癌细胞中的酸性环境使核酸探针从纳米体系中脱离，激活探针上的荧光，同时释放镶嵌在DNA双链中的抗癌药物DOX，释放的探针还可作为甲基转移酶DNMT1的抑制剂，同时GO还可用于热力学治疗。因此该方法可实现多重治疗。实验结果表明该方法在细胞中均具有良好的癌症治疗效果，为成像导向的诊断和多重治疗提供了有效的策略。该工作成果发表在Biosensors and Bioelectronics 上（SCI一区，IF10.618），于2021年9月在线发表。张崇华博士和湖南师范大学硕士研究生菜柯为共同第一作者，湖南师范大学吴战副教授和马铭教授为本文通讯作者。
图（三）：基于DNA组装氧化石墨烯的双响应肿瘤靶向荧光成像和协同治疗的原理示意图
以上研究工作得到了国家自然科学基金(No.21705040，51873058, 51773056 )、湖南省自然科学基金（2018JJ3143, 2020JJ3021）、化学生物传感与计量学国家重点实验室（2018011）等的资助。
论文信息：
（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.
