越來越多的具有特定結構的陽離子載體被合成開發用于構效關系研究，同時許多環境響應構造也應用其中，以更好的模擬病毒感染過程和輸送過程的優化。四川大學生物材料工程研究中心聶宇教授課題組多年來致力于基因載體設計研究，設計多種程序化級聯響應載體（Advanced Functional Materials, 2017, DOI: 10.1002/adfm.201701571, Adv. Mater. 2014, 26, 1534–1540）及系列陽離子脂多肽載體（J. Mater. Chem. B, 2015, 3, 7006-7010，Molecular Pharmaceutics, 2016, 13 (6), 1809–1821，J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 1482-1497，Nanoscale Advances, 2018，DOI: 10.1039/c8na00191j，J. Mater. Chem. B, 2019,7, 915-926）通過計算機模擬及實驗驗證了優化的載體材料能明顯增強基因或**的傳遞效率。但是在基因轉染中仍然存在很多不清楚的過程、載體分布和輸送機理等問題，因此清楚地知道傳遞系統在體內的位置和發生的變化等信息是至關重要的。

診療體系的出現為在單個系統中實現**傳遞和分子成像雙重功能提供了有益嘗試。通常的方法是將成像探針分子物理包裹或化學修飾在載體末端，但這種荷載方式常常會因泄露、降解產生非特異性的背景干擾和低信噪比信號。因此，該課題組與四川大學華西醫院柯博文教授展開合作，以吲哚菁綠衍生物IR 780作為基因載體的主體部分，設計了一種具有“熒光開關”功能的診療一體化納米載體，用于基因的傳遞過程和**效果研究（如上圖所示）。研究者用兩條長的疏水碳鏈對IR 780進行修飾以增強其疏水性。然后將其與富含精氨酸的二代支化多肽物以還原敏感的二硫鍵連接起來，得到兩親性的脂多肽。該脂多肽與其它兩親性分子混合后再自組裝形成納米顆粒。富含精氨酸的親水端帶正電荷可以很好地壓縮基因，且具有良好的穿膜作用，有助于提高基因轉染效率。該系統在細胞中的基因轉染效率較商品化的Lipofectamine2000高7倍，并由于熒光聚集淬滅效應和更長的發射波長，在追蹤載體動態變化過程和定位體內基因表達部位中，具有更高的**性和準確度。

該工作由聶宇教授課題組博士研究生梁鴻和陳曉冰共同完成，相關結果發表在Small（DOI: 10.1002/smll.201906538）上。

相關工作得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中德合作研究等項目的資助。

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