1、 课题来源与背景：本成果是在广东省自然科学基金重点项目的资助下取得的,项目名称：“ 纳米双介孔炭微球的设计合成及蛋白药物吸附与释放规律”,合同编号：2014A030311038。2、 研究目的与意义：国际上,介孔炭材料在蛋白药物担载与释放领域的研究是前沿性课题和新的交叉学科生长点。本研究属于药学、材料学、纳米技术、化学等的交叉学科。由于多数蛋白质和多肽类药物靶向性差、易引起机体的免疫反应、半衰期短,且具有较低的分配系数和很小的扩散性能等缺点而大大限制了其临床应用。因此,研究和开发性能稳定、缓慢释放、生物相容性好且易吸收的蛋白药物体系一直是许多科学工作者试图解决的迫切课题。双介孔材料是一种近年来在介孔分子筛的基础上发展起来的新型多孔材料。这种材料存在两种不同孔径的孔结构,小介孔作为物质的吸附点和反应的场所,具有较好的择形吸附和催化能力;大介孔可以允许较大直径的分子进入,同时其作为物质传输的通道,具有较小的扩散阻力。这一特点使双介孔材料的在有大分子参加的吸附分离、药物输送和多相催化等领域具有巨大的应用潜力。3、 主要论点与论据：本成果针对蛋白药物分子尺寸大、分子链长、分子量大的分子特性,首次提出形成具有磁靶向和温度响应调控的多级多尺度磁性双介孔炭微球的可控制备方法,提高其靶向性、稳定性和载药量,使得蛋白药物能够在磁性引导下到达病变组织,通过改变环境条件（如温度）来控制药物释放;考察模拟体液中磁性双介孔炭微球/蛋白药物微系统的结构、形态、载药量、药物扩散速率等与释放速率曲线之间的定量关系。阐明介孔结构几何特性变化及溶液pH值、浓度和温度对蛋白分子吸附和释放特性的影响机制,实现结构与性能调控。为磁性双介孔炭微球对蛋白药物的可控释放提供了科学依据。这是一个有明确创新和科学价值的多学科交叉课题,在国内外研究中尚属空白。具体成果如下：A．设计合成了一系列以“原位一锅法”为基础的新型磁性双介孔炭微球材料,扩展了介孔材料的拓扑结构。同时确定了炭源、磁源种类和组装条件对材料组织架构、性能演化和缺陷形成的控制机理,探明了多级多尺度磁性双介孔炭微球的可控制备方法。B．采用实验测试和理论分析的手段,确定了磁性双介孔炭微球对生物蛋白分子的吸附/释放性能与结构、形态之间的定性规则和定量关系,从宏观和微观两个层次综合考察了介孔炭微球吸附/释放体系的行为。掌握了模拟体液中双介孔炭微球／生物蛋白分子微系统响应释放规律,实现了全过程稳定均释和可控释放。C．建立了针对不同生物分子特性和特定靶向组织环境条件能够实现智能释放的动力学方程,指导和预测可控释放行为。4、 创见与创新;A.在研究思路和研究内容上：首次提出形成具有磁靶向和温度响应的多级多尺度磁性双介孔炭微球的可控制备方法,使得蛋白药物能够在外界作用（如磁性）的引导下到达靶向位置,然后通过改变环境条件（如温度）来控制药物释放,建立针对不同生物分子特性和特定靶向组织环境条件能够实现智能释放的动力学方程,指导和预测可控释放行为。这在国内外研究中尚属空白。且体现了多学科交叉的特色,具有很好的创新性。B. 在研究手段和特色上：本成果在掌握了双介孔炭微球/生物大分子蛋白药物微系统吸附与释放的谱学分析和相关物理化学数据的基础上,结合实验测试和理论分析,同时借助计算机模拟,用数学和物理的方法对载药微系统的可控释放规律和分子作用机制进行模型表达。结合理论模型,指导双蛋白药物微系统可控释放的设计与开发。5、社会经济效益,存在的问题;介孔炭微球材料在有大分子参加的吸附分离、药物输送和多相催化等领域具有巨大的应用潜力。基于介孔炭在蛋白药物担载释放领域的研究前沿和发展瓶颈,生物大分子蛋白药物体系亟待解决的科学问题在于,双介孔炭微球不能根据蛋白药物分子特性、靶向组织环境作出特定响应,靶向性差,对蛋白药物的释放普遍存在初始阶段的突释和最终的不完全释放,不能达到全过程所期望的稳定均释。本成果通过原位自由基聚合、原子转移自由基聚合等方法,在介孔炭孔道中枝接PNIPAAm纳米涂层温控基团,形成具有磁靶向和温度响应调控的大孔径、大孔容、高比表面、超顺磁性的双介孔炭微球材料,并将其应用于蛋白药物可控释放具体作用。这是一个有明确创新和科学价值的多学科交叉课题,在国内外研究中尚属空白。这些创新性研究成果将为药物靶向方法开拓新的思路,并为其临床应用带来了新的希望。 6、获奖情况;项目目前已取得一系列创新性研究成果,包括在JCR一区和二区国际顶级学术期刊发表论文12篇,并被J. Mater. Chem.A 期刊封面亮点报道;获发明专利授权1项,培养硕士生毕业4名,另有4名在读。研究成果经过国际同行专家评审,均充分肯定了本项目的创新研究价值,受到了国内外同行专家的高度认可。计划在研究成果积累到一定程度后申报科技奖。
黄教授
