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共軛聚合物具有較強的光捕獲能力，可用來放大熒光傳感信號，在疾病診斷以及生物檢測等方面發(fā)揮了越來越重要的作用。近幾年來共軛聚合物在細胞與動物水平的熒光成像以及生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用也獲得了高度關(guān)注。在國家自然科學基金委以及科技部的資助下，中國科學院化學研究所有機固體重點實驗室的科研人員在共軛聚合物設(shè)計與生物醫(yī)藥應(yīng)用領(lǐng)域取得系列新進展。

癌癥相關(guān)基因啟動子上甲基化的變化是癌癥早期診斷的一種有潛力的生物標記。相比于單甲基化變化，積累分析多個啟動子甲基化水平有望提高癌癥檢測的精確度和靈敏度。他們與解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院的相關(guān)人員合作，利用基于陽離子共軛聚合物的新型熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)，分析了結(jié)腸癌七種相關(guān)基因的DNA甲基化水平。通過逐步判別分析和累積檢測分析，獲得了較高精確度和靈敏度的結(jié)腸癌檢測結(jié)果與鑒別診斷結(jié)果。結(jié)合啟動子甲基化變化的累積分析與陽離子共軛聚合物的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，該技術(shù)有望用于結(jié)腸癌的篩查和鑒別診斷，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature Communications2012, 3：1206。該工作發(fā)表后，Nature Reviews Clinical Oncology (2013, 10, 3)雜志以Research Highlights 形式發(fā)表了題為“The help of epigenetics in differential diagnosis”的專門評述。他們還設(shè)計、合成了具有不同主鏈以及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的水溶性熒光共軛聚合物，獲得了紅綠蘭三基色聚合物體系。通過調(diào)控不同熒光顏色聚合物在同一個因工程改造的微生物模板上的自組裝，獲得了單一激發(fā)波長下多色發(fā)射的共軛聚合物微納粒子。通過熒光光譜、熒光顯微鏡以及流式細胞儀等技術(shù)對多色編碼聚合物微納粒子在細胞成像以及細胞編碼方面的應(yīng)用進行了研究，該研究結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater. 2012, 24, 637-641上。研究人員還設(shè)計、合成了新型陽離子支狀側(cè)鏈聚芴分子，該分子可作為高效基因轉(zhuǎn)染材料，同時還具有熒光成像功能。該轉(zhuǎn)染材料可有效地保護DNA不被核酸酶水解，綠色熒光蛋白質(zhì)粒轉(zhuǎn)染實驗表明其轉(zhuǎn)染效率為92％，與商業(yè)化的轉(zhuǎn)染劑脂質(zhì)體2000（lipo2000）和聚乙烯亞胺（PEI）相當，可用于基因轉(zhuǎn)染的實時跟蹤與定位，該研究結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater.2012, 24, 5428-5432上。

光動力療法（PDT）作為新的疾病治療方式已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但該方法依賴于外界光源的照射。研究人員設(shè)計發(fā)展了新模式的光動力治療體系，不需要外界光照射，利用化學分子激活產(chǎn)生活性氧的原理，實現(xiàn)了對腫瘤與微生物感染的有效抑制。該體系中魯米諾分子在過氧化物氧化酶以及雙氧水存在下產(chǎn)生的生物發(fā)光通過能量轉(zhuǎn)移（BRET）過程可以高效轉(zhuǎn)移到陽離子寡聚對苯撐乙烯分子（OPV）上，激發(fā)態(tài)的OPV分子敏化周圍環(huán)境的氧氣分子產(chǎn)生活性氧（ROS），繼而殺死相鄰的腫瘤細胞與病原微生物。該體系可克服經(jīng)典光動力療法中光源不能透過深部組織的缺點，為設(shè)計新模式的光動力治療體系提供了新思路，研究結(jié)果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13184-13187上。大多數(shù)分子靶向抗腫瘤體系依靠抗體進行細胞表面靶向識別，由于不能進入細胞使得該體系不能對細胞內(nèi)的蛋白進行識別。為此他們設(shè)計并合成了多功能聚合物-藥物（聚噻吩-他莫昔芬）二元體系，該體系可靶向識別MCF-7癌細胞內(nèi)的特異性信號蛋白（雌激素受體），在光照射下，該共軛聚合物可以敏化氧分子產(chǎn)生ROS并進一步失活信號蛋白，從而抑制腫瘤細胞生長。另外聚合物的熒光特性賦予該體系可同時用于細胞內(nèi)的熒光成像跟蹤，研究結(jié)果發(fā)表于Scientific Reports 2012, 2: 766。