中国科学院成功开发 19F MRI “分子无人机”：药物精准递送、肿瘤靶向治疗

9 月 27 日消息，中国科学院精密测量院研究团队在开发 ¹⁹F MRI “分子无人机”方面取得重要进展。

该团队开发出一类具有“水母”形态的氟化功能大分子，并将其作为“分子无人机”，在氟-19 磁共振成像（¹⁹F MRI）和荧光成像的引导下，实现精准的药物递送、实时状态报告、肿瘤检测与靶向治疗等应用，为生物医学领域内复杂分子机器的研发奠定了基础。

相关研究成果于 8 月发表在国际知名期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

据介绍，分子无人机不仅需要具备装载和释放、实时状态报告、定位和导航等无人机基本能力，还需具有结构精确的特性和调控精准的功能。然而，现有分子无人机多存在成分复杂、结构多分散和功能精准调控困难等问题。

针对这些问题，中国科学院精密测量院研究团队通过精巧设计，高效合成了一类具有“水母”形态的双亲性氟化大分子 FMA 分子无人机。

该类分子以四苯乙烯为母核、以部分氟化烷基为药物抓取臂、以单分散聚乙二醇为水溶性和生物相容性“螺旋桨”，通过调控分子结构实现了对磁共振、荧光、药物控释等多种功能的精准调控。

该类分子具有独特的自聚集模式，即在低浓度下可形成单分子纳米颗粒，而在高浓度下则形成多分子纳米颗粒，这一特性使其能够有效负载药物分子并实时报告药物负载状态。同时，通过“热点”¹⁹F MRI 追踪和无人机定位，可实现温度和酸碱度响应的药物释放。

更重要的是，该类分子无人机引入了具有响应性荧光的四苯乙烯基团和具有强烈 ¹⁹F NMR 信号的全氟叔丁基基团，利用近程光学成像系统和 ¹⁹F MRI 有效模拟无人机中的短距离视觉和远程无线电信号，实现了分子无人机从细胞到活体多尺度的状态报告、定位和追踪等功能。

该研究成果以“Fluorinated Macromolecular Amphiphiles as Prototypic Molecular Drones”为题发表在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》上。中国科学院精密测量院硕士生郑郁洁、博士后朱立军和硕士生柯常胜为文章共同第一作者，研究员江中兴和陈世桢为通讯作者。

附论文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2405877121