研究方向为面向前沿生物技术的医用高分子材料的基础科学与应用转化研究。研究团队立足于高分子材料化学，面向药物靶向传输、肿瘤免疫治疗、基因治疗、疫苗等前沿生物技术，发展能够用于临床实际的药物传输材料与制剂。

1）免疫治疗药物传输材料

肿瘤免疫治疗是指调动机体自身的免疫系统来治疗肿瘤，被认为是最有可能完全攻克癌症的治疗手段。自2011年全球首款免疫检查点抑制剂获批以来，肿瘤免疫治疗经历了飞速发展的十年。然而，当前的肿瘤免疫治疗药物依然面临着响应率低、受众有限等关键问题，免疫治疗新技术仍待突破。本研究团队从肿瘤免疫循环过程入手，针对肿瘤免疫过程中的淋巴结和肿瘤两个关键位点，设计纳米及宏观尺度的药物传输材料，控制免疫药物的时空作用特性，发展能够用于临床实际的肿瘤免疫治疗的新制剂。例如，针对肿瘤免疫响应过程中的肿瘤和淋巴结免疫微环境的协同调控难题，设计了智能转变纳米组装体，通过在肿瘤组织中的特异性解体转变，实现向肿瘤组织和引流淋巴结不同药物的协同传输；针对肿瘤的术后复发及转移问题，开发了基于凝胶缓释材料的高分子免疫植入件，在清除残余肿瘤细胞的同时刺激产生系统性抗肿瘤免疫响应，顺序激活固有免疫、获得性免疫和免疫记忆效应，在小鼠模型上完全抑制了肿瘤的复发及远端转移发生；相关产品正在积极推进临床转化。

 

图1.1 智能药物传输材料设计思路

 

图1.2 设计智能转变纳米组装体协同调控肿瘤组织及淋巴结内的免疫微环境

 

图1.3 基于动态共价化学的免疫凝胶/植入件设计

 

图1.4 免疫凝胶/植入件照片及体内降解实验研究

 

图1.5 免疫凝胶/植入件的肿瘤治疗效果研究及临床转化

2）新型疫苗载体与佐剂

疫苗是人类医学史上最伟大的发明之一，也是应对疾病最有效最经济的方法之一。随着疫苗技术的进步，疫苗抗原正在从减毒和灭活病原体向更加精准安全的亚单位抗原如蛋白、多肽、DNA、mRNA等方向迈进，载体与佐剂成为决定疫苗免疫效力的关键。

本研究团队围绕预防性感染疫苗、治疗性肿瘤疫苗等研究方向，关注疫苗向淋巴结内传输的时间和空间问题，设计疫苗载体控制抗原在淋巴结内的空间分布及作用动力学，提升疫苗的体液和细胞免疫效力。

例如，面向肿瘤蛋白和多肽抗原，设计仿病毒结构的纳米肿瘤疫苗，提升向淋巴结深层的传输能力，进而大幅提升肿瘤疫苗的肿瘤治疗效果；设计集成佐剂功能的疫苗传输材料，协调抗原提呈细胞激活和抗原交叉呈递过程，简化疫苗设计并实现个性化疫苗的快速制备；针对流行性病毒结构特点，设计具有仿病毒结构的聚合物纳米颗粒疫苗，通过优化的病原体相关结构模式高效激活B细胞体液免疫响应，构建能快速响应流行病毒爆发事件的备选疫苗等。

 

图2.1 杂环修饰聚乙烯亚胺材料作为新型疫苗佐剂用于肿瘤疫苗的设计

 

图2.2 杂环修饰聚乙烯亚胺材料的固有免疫刺激活性测试

 

图2.3 基于新型佐剂材料的肿瘤疫苗对小鼠肿瘤的治疗效果评价

图2.4 基于融合蛋白技术的VLP疫苗和基于聚合物纳米载体的模块化仿病毒结构纳米颗粒疫苗（VPNVax）的构建思路

图2.5 冷冻电镜下VPNVax疫苗颗粒的仿病毒结构特征

图2.6 不同价数和佐剂条件下VPNVax的体液免疫刺激活性测试和体内淋巴结回流刺激效果测试

3）基因治疗及核酸递送材料

基因治疗是指将外源基因导入靶细胞，以纠正异常基因或起到治疗目的的一种疗法，被认为是医学史中下一个即将改变疾病治疗范式的大事件。由于治疗性基因的稳定性差，基因治疗的核心是设计载体材料保护基因并将其运送到靶细胞发挥作用。mRNA由于结构设计精确、安全性高、理论上可以生产所有蛋白质，近年来受到持续关注，并在此次的COVID-19疫苗中大放异彩。当前，已获批上述的非病毒mRNA载体以脂质纳米颗粒（LNP）为主，但该技术存在稳定性差、过敏反应、工艺复杂三大难题，开发新型高效安全的载体材料是未来基因技术及mRNA技术的关键所在。本研究团队从高分子材料出发，发展基于合成高分子材料的mRNA传输材料，破解LNP递送系统稳定性差及专利技术壁垒，发展新型的mRNA疫苗及肿瘤基因治疗技术。

 

图3.1 基于鱼精蛋白的阳离子载体的脂质纳米颗粒基因递送系统

 

图3.2 基于聚乙烯亚胺阳离子载体的超分子纳米颗粒基因递送系统