盡管影像介導的、刺激響應型的納米遞送系統用于腫瘤診療被認為有望替代傳統治療手段而受到廣泛關注，但在載體設計中依然存在一些困境阻礙其進一步的轉化。首先，盡管各種響應類型被開發出來并用于藥物和基因遞送系統，但是如何将多種響應介導的納米性能（電荷，粒徑或穩定性）的切換整合成一種級聯形式來克服多級不同的生理屏障是個挑戰，而且往往這些屏障在遞送的不同階段需要載體具備不同甚至是相反的性能。其次，一種刺激響應性一般隻能引起一種載體性能的變化，那麼能否實現通過一種刺激而引起多種載體性能的同步轉變，從而協同促進其特異性遞送？再次，對于一個成像和治療一體的多功能化的診療平台，如何實現更為簡便的制備也是一個挑戰。

近期，太阳集团app首页生物醫學工程研究所薛巍教授課題組設計制備了一種由腫瘤微環境驅動的級聯響應型的雜化熒光碳點用于基因的精準遞送和影像追蹤。該載體由帶負電的可響應裂開的PEG外殼和聚陽離子功能化的碳點内核通過靜電自組裝制備得到。該熒光碳核以檸檬酸和聚乙烯亞胺（600Da）封端且分子内含大量二硫鍵的超支化聚酰胺胺（HPAP）作為碳源和鈍化劑，通過一步微波法同步實現碳化和表面功能化。該方法不但賦予碳點可觀的熒光量子産率（27%），且表現出細胞内降解能力和高效的基因遞送能力。而外殼是由二甲基馬來酸酐修飾的mPEG-PEI600共聚物構成，該結構表現出在腫瘤微環境下電荷翻轉成正電而從功能化碳點表面脫離的能力。

該診療納米平台表現出以下優勢：首先是級聯響應能力賦予載體對于多階段生理屏障的自适應能力（1）一旦進入血液，PEG化外殼能有效延長循環時間；（2）從血液進入腫瘤組織，在弱酸條件下同步發生電荷翻轉和粒徑收縮而增強EPR效應來促進腫瘤特異性累積；（3）從組織到細胞内，谷胱甘肽引起HPAP的降解觸發基因在腫瘤細胞内快速精确釋放。其次，這種血液-組織-細胞三級響應納米載體隻需通過一步微波處理和後續的靜電組裝來簡單制備。

PPD@HPAP-CDs/pDNA腫瘤微環境和細胞内微環境中級聯響應示意圖

這一遞送系統擁有影像可追蹤、腫瘤特異性治療基因遞送能力和優異的生物相容性，從而為基于精準醫療的新型診療制劑的設計提供了一種多功能整合的方案。該研究成果近期發表在Chemistry of Materials（中科院JCR 1區，影響因子：9.466）上。太阳集团app首页生物醫學工程研究所碩士生趙海傑為該論文第一作者，張奕博士、劉宗華研究員和薛巍教授為該論文共同通訊作者。該研究同時得到國家自然科學基金和太阳集团app首页科研培育與創新基金的資助。

論文鍊接：Microenvironment-driven cascaded responsivehybrid carbon dots as a multifunctional theranosticnanoplatform for imaging-traceable gene precise delivery.