9 月 27 日消息，中國科學(xué)院精密測量院研究團隊在開發(fā) 19F MRI“分子無人機”方面取得重要進展。

該團隊開發(fā)出一類具有“水母”形態(tài)的氟化功能大分子，并將其作為“分子無人機”，在氟-19 磁共振成像（19F MRI）和熒光成像的引導(dǎo)下，實現(xiàn)精準的藥物遞送、實時狀態(tài)報告、腫瘤檢測與靶向治療等應(yīng)用，為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜分子機器的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果于 8 月發(fā)表在國際知名期刊《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

據(jù)介紹，分子無人機不僅需要具備裝載和釋放、實時狀態(tài)報告、定位和導(dǎo)航等無人機基本能力，還需具有結(jié)構(gòu)精確的特性和調(diào)控精準的功能。然而，現(xiàn)有分子無人機多存在成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多分散和功能精準調(diào)控困難等問題。

針對這些問題，中國科學(xué)院精密測量院研究團隊通過精巧設(shè)計，高效合成了一類具有“水母”形態(tài)的雙親性氟化大分子 FMA 分子無人機。

該類分子以四苯乙烯為母核、以部分氟化烷基為藥物抓取臂、以單分散聚乙二醇為水溶性和生物相容性“螺旋槳”，通過調(diào)控分子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對磁共振、熒光、藥物控釋等多種功能的精準調(diào)控。

該類分子具有獨特的自聚集模式，即在低濃度下可形成單分子納米顆粒，而在高濃度下則形成多分子納米顆粒，這一特性使其能夠有效負載藥物分子并實時報告藥物負載狀態(tài)。同時，通過“熱點”19F MRI 追蹤和無人機定位，可實現(xiàn)溫度和酸堿度響應(yīng)的藥物釋放。

更重要的是，該類分子無人機引入了具有響應(yīng)性熒光的四苯乙烯基團和具有強烈 19F NMR 信號的全氟叔丁基基團，利用近程光學(xué)成像系統(tǒng)和 19F MRI 有效模擬無人機中的短距離視覺和遠程無線電信號，實現(xiàn)了分子無人機從細胞到活體多尺度的狀態(tài)報告、定位和追蹤等功能。

該研究成果以“Fluorinated Macromolecular Amphiphiles as Prototypic Molecular Drones”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》上。中國科學(xué)院精密測量院碩士生鄭郁潔、博士后朱立軍和碩士生柯常勝為文章共同第一作者，研究員江中興和陳世楨為通訊作者。