课题组华东理工大学郭志前教授和朱为宏教授课题组：序列响应AND型逻辑门应用于智能药物输送系统

来自“CBG资讯”公众号每日推荐实时监测药物的传递和可控释放是实现肿瘤靶向性精准治疗的关键环节之一。然而，癌症复杂的生理环境和肿瘤异质性使得依托于生物标志检测进行体内程序化精准诊疗仍存在巨大挑战。近日，华东理工大学精细所郭志前教授和朱为宏教授课题组在近红外荧光前药领域取得了新进展。该工作创新性地提出一种基于布尔逻辑运算的双通道近红外智能药物输送系统，其构建的具有序列响应的AND型逻辑门可有效避免前药非特异性激活。特别是双通道近红外荧光信号响应实现了对药物释放过程的实时示踪，能有效减少抗癌药物的副作用和实时监测药物（ChemicalScience,DOI:10.1039/C8SC02079E）。近年来，华东理工大学郭志前教授和朱为宏教授课题组围绕近红外荧光染料开展了系列研究工作，创新性地发展了吡喃腈母体高性能近红外染料，建立了精细调控近红外吡喃腈荧光染料的设计策略，相关的研究结果发表在美国化学会志JACS上（J.Am.Chem.Soc.2014,136,3579;J.Am.Chem.Soc.,2016,138,5334）；针对近红外染料共轭体系大的特点，课题组发展了具有自主知识产权的新型近红外染料母体―喹啉腈单元（buildingblock），突破了传统染料聚集荧光淬灭的限制，建立了喹啉腈染料分子结构设计与性能调控的构效关系，显著提升了染料荧光量子效率，成功解决了近红外染料波长拓展与效率提升如何兼顾的难题（Chem.Sci.,2014,5,1383；Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,7275）。在上述的前期工作基础上，课题组聚焦拓展近红外荧光基团在精准医疗领域的应用。在复杂生物环境中实现精准的可编程诊断和治疗仍然极具挑战，特别是消除非特异性激活的“假阳性”信号尤为困难。该工作创新性通过共价键将双通道菁染料（Cy）荧光前药连接于超灵敏pH响应聚合物的疏水嵌段，构建具有序列响应的AND型布尔逻辑门，实现了利用近红外双通道荧光实时示踪药物在活体中次序性响应的“解离-释放”过程。该工作利用序列响应AND型逻辑门的设计策略，通过双通道可视化实时示踪前药过程，有效增加了药物的靶向能力和精准释放，显著提高其对肿瘤的治疗效率。

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