東南大學吳富根教授團隊等在有機硅點及藥物遞送方面取得重要進展

日前，東南大學生物科學與醫學工程學院、生物電子學國家重點實驗室吳富根教授和美國密歇根大學陳戰教授合作，首次合成了熒光量子產率高達100%的綠色發光有機硅點（organosilica nanodots，OSiNDs），並以此實現了超長時間的溶酶體特異性熒光成像。相關成果以「One-Step Synthesis of Ultrasmall and Ultrabright Organosilica Nanodots with 100% Photoluminescence Quantum Yield: Long-Term Lysosome Imaging in Living, Fixed, and Permeabilized Cells」為題發表在Nano Letters（IF = 12.712，論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b04700）上。該論文的通訊作者為吳富根教授和陳戰教授，第一作者為東南大學2017級博士生陳曉凱和2016級博士生張曉東。

該團隊以廉價且商用化的硅烷試劑和孟加拉玫瑰紅為原料，通過水熱法一步合成了具有極佳水分散性、超高量子產率（~100%）、極窄熒光發射峰（半峰寬約30 nm）的綠色熒光有機硅點。同時，該硅點能實現對哺乳動物細胞溶酶體的長時間特異成像（長達48小時），並且其溶酶體成像效果不受細胞清洗、固定或透化等處理的影響。此外，該硅點還具有製備成本低、合成方法簡單、光穩定性好、細胞相容性好和光毒性低等優點，是一種極具應用價值的潛在商用化試劑。現在應用最廣泛的商用溶酶體探針LysoTracker系列染料的價格極為昂貴（3500-4500元/mL），且無法實現對固定或透化處理後的細胞的成像。目前，該超亮有機硅點材料已申請中國發明專利（專利申請號：2017104788652），相關轉化及推廣工作正在準備中。

在另一項工作中，該團隊首次利用光調控細胞核膜通透性的策略構建了一種具有普適性的光響應納米平台，可用於協助多種小分子及納米顆粒的細胞核內遞送。相關成果以「Development of a Light-Controlled Nanoplatform for Direct Nuclear Delivery of Molecular and Nanoscale Materials」為題在線發表在《美國化學會志》（即Journal of the American Chemical Society，影響因子13.858）上（論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b13672），該論文同時被選為封面論文。該論文的通訊作者為吳富根教授和陳戰教授，第一作者為東南大學2016級碩士生祝雅璇和2017級博士生賈浩然。

該工作利用多面體低聚倍半硅氧烷共價接枝聚乙二醇高分子和孟加拉玫瑰紅，構建了一種自組裝光響應納米顆粒。該納米材料具有酸性pH響應並且在光照條件下可以產生大量具有極強氧化能力的單線態氧，因此被溶酶體捕獲後能夠有效破壞溶酶體結構。在逃逸出溶酶體後，該納米顆粒由於多氨基的存在展示出明顯的細胞核膜定位，在光照下進一步破壞核膜來增強膜通透性。實驗結果顯示該材料不僅能夠作為納米載體裝載小分子物質實現高效進核，還能夠通過這種光觸發破壞核膜的方法實現其他納米顆粒（如金納米棒和普魯士藍納米顆粒）的進核。相比於傳統的核定位多肽修飾來實現物質進核的策略，這種利用光調控物質進核的方法可控性強，進核效率高，打破了核孔對進核物質尺寸和形貌的限制，並且具有很好的普適性。

近幾年來，該團隊還在其他熒光硅點的製備及其生化檢測應用方面作出了系列工作：合成了量子產率達80%的藍色熒光硅點（Advanced Materials Interfaces 2015, 2, 1500360；Inside front cover），實現了對多巴胺（Analytical Chemistry, 2015, 87, 3360）和金屬離子（Advanced Materials Interfaces 2015, 2, 1500360；Inside front cover）的檢測，以及對革蘭氏陰陽性細菌的區分以及抗菌應用等（Advanced Functional Materials, 2016, 26, 5958；Front cover）。同時，該團隊還開展了一系列關於亞細胞器熒光探針和光調控方面的工作，包括基於細胞膜的熒光探針和光療（J. Mater. Chem. B 2015, 3, 6165；J. Mater. Chem. B 2016, 4, 834；Bioconjugate Chem. 2016, 27, 782；ACS Biomater. Sci. Eng. 2016, 2, 987；Langmuir 2016, 32, 10126；ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 15943；J. Control. Release 2017, 255, 231.），定位於線粒體的熒光探針和光療（ACS Biomater. Sci. Eng. 2017, 3, 3596；Nanoscale 2017, 9, 18368；Nanoscale 2017, 9, 10948.）以及光熱材料進核（ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 1544.）等。

以上兩篇論文東南大學均為第一完成單位。相關工作得到了國家自然科學基金、生物電子學國家重點實驗室、江蘇省優勢學科、江蘇省優秀青年基金、江蘇省「雙創人才」計劃和江蘇省「六大人才高峰」計劃等經費的支持。（富根）

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