病理条件下构筑超分子纳米聚集体用于细菌感染成像

        在活体内构建超分子聚集体用于成像或治疗已经成为前沿的研究热点,获得了广泛的关注。这种可以在活体内特定部位发生组装且具有生物功能,并在履行完成功能后被机体降解解散的超分子策略,改善了小分子成像或治疗效果不佳的缺陷,具有了纳米材料在成像或治疗中的独特优势,并且其可控活体组装和解聚的性能大大降低了材料在生物体内的毒性。该独特新颖的材料制备策略为药物和成像剂的设计提供了独特的视角。AM-wanghao

         应用该设计理念,国家纳米科学中心中科院“百人计划”研究员王浩领衔的科研团队,设计合成了具有高特异性和高灵敏度的活体细菌感染光声造影剂(Ppa-PLGVRG-Van),并通过深入研究分子聚集与光声信号之间的关系,阐明了分子设计的机理相关结果发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201503437)上,并被评为VIP paper。该光声造影剂具有三部分组成,包括焦脱镁叶绿素a作为成像分子,序列为PLGVRG的多肽作为细菌感染微环境响应链接多肽,万古霉素作为细菌靶向分子。这样的分子设计使得该分子可以特异性的靶向到革兰氏阳性菌感染部位,通过细菌感染部位高表达的明胶酶将连接多肽酶切水解,由于疏水性的增强使得成像分子之间通过π-π相互作用形成J型分子堆积,极大的增强了光声信号。对于通过分子的J型聚集增强光声信号的机理,在该工作中也进行了系统的研究,指出分子堆积造成了聚集体的光热转化效率相较于单体分子有了很大的提高,并且J型聚集使得聚集体的紫外光谱发生了红移,综合两方面原因,因此分子的聚集可以导致光声信号的增强。通过结合无创的光声的成像技术,该造影剂成功实现了对革兰氏阳性菌感染的高灵敏和高特异性的成像,将成像检测限提高到103细菌感染成像,并且可以通过3维重构为细菌感染进行3D成像,精确了感染位置。

         在大量前期研究的基础上,该团队(包括胡志远研究员、李莉莉和马怀雷博士)认为活体内的超分子构筑策略必将大大推动超分子化学在生物领域的应用研究,也将为疾病的早期诊断和治疗提供了新的解决思路。