由于癌症的复杂性、多样性和异质性,许多类型的癌症至今无法完全消灭。为此,研究人员开发许多多模块探针治疗癌症。为进一步提高多模块探针的生物利用度且降低其毒副作用,迫切需要开发安全高效的多模块探针。聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)分子由于具有优异的抗光漂白性能、量子产率高、低的背景荧光等优势,在生物医学领域发挥着越来越重要的作用。同时,多肽优异的生物降解性、固有的良好生物活性、出色的生物相容性和独特的多样性等为其生物应用奠定了坚实的基础。因此,本文充分结合AIE分子与多肽的优势,以提高探针利用率为目标,从提高内化效率、递送效率和时间效率以及研究探针的顺反异构体差异入手,构建一系列基于AIE的模块化多肽探针,实现癌症高效安全治疗,具体包括以下四个方面的工作:(1)为了提高探针各模块的内化效率,基于AIE的模块化多肽探针可在进入细胞之前被基质金属蛋白酶2(Matrix MetImmune infiltratealloproteinase 2,MMP-2)酶解断裂一分为二,有效降低探针的疏水性和粒径,随后这两部分分别以最合适的大胞饮和胞膜窖介导的内吞作用被细胞高效内化。探针各模块细胞内化效率的提高显著改善了探针利用率,并通过纳米纤维治疗、基因干扰和光动力治疗的三重联合治疗,成功下调了抗凋亡蛋白的表达,有效抑制了癌症的生长。(2)内化进细胞后,探针仍面临着溶酶体降解而影响递送效率的问题。为了提高Tamoxifen价格探针各模块的递送效率,基于AIE的模块化多肽探针可通过自调节细胞内吞通路绕过溶酶体而直接到达线粒体。当探针到达癌症组织时,细胞外MMP-2可将其酶解为两部分。通过AIE的荧光监测发现这两部分的内化动力学存在明显差异。快速进入细胞的部分可在溶酶体中形成纳米纤维,降低蛋白磷酸酶2A的表达,改变缓慢进入部分的内吞途径,使其不需通过溶酶体而直接到达线粒体,实现线粒体靶向的高效治疗。我们也将这个系统的应用范围扩展到si RNA和阿霉素的递送。(3)到达细胞内靶标位置后,探针仍可能因长时间发挥作用而被细胞清除。因此,提高探针的时间效率至关重要。为Liproxstatin-1化学结构此,基于AIE的模块化多肽探针FSP可通过多重相分离引起细胞的快速死亡而显著提高探针利用率。探针到达癌细胞附近后被分成MMP-2酶切分成F和SP两部分。SP快速与细胞膜结合而在细胞膜上形成孔,破坏了细胞膜的结构,使得F直接进入细胞,并与细胞内大量的三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP)结合,引起细胞内蛋白质的相分离,引发细胞功能紊乱而快速死亡。探针快速发挥作用,显著提高了探针利用率,高效杀死癌细胞。(4)通过提高内化效率、递送效率和时间效率,基于AIE的模块化多肽探针的利用率显著提高,同时,对AIE分子的顺反异构结构的研究可进一步提高探针的利用率。为了研究顺反结构在生物医学应用中的差异,以四苯基乙烯(Tetraphenyl,TPE)为例,分别在TPE的两端引入靶向多肽RGD和可以嵌入细胞膜的结构PalRRRR合成探针RTP。随后,高效液相色谱、质谱、核磁、紫外光谱以及理论计算确证顺反异构探针(cis-RTP和trans-RTP)的成功合成和顺利分离。等温滴定量热实验表明,相较于trans-RTP,cis-RTP可与细胞膜发生更为稳定的相互作用。深入研究发现,在细胞粘附、迁移以及细胞内通路实验等方面,cis-RTP和trans-RTP都存在明显差异。AIE分子顺反异构结构差异的阐明可进一步提高探针的利用率,有利于开发更高效、更优质的探针。