该团队开发了一种具有“水母”形状的氟化功能高分子，并将其用作“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确检测。药物输送、实时状态报告、肿瘤检测和靶向治疗等应用为生物医学领域复杂分子机器的发展奠定了基础。
相关研究成果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释放、实时状态报告、定位导航等基本无人机能力，还需要具备精确的结构特性和精确的控制功能。然而，现有的分子无人机往往存在组成复杂、结构分散、功能精准控制困难等问题。
针对这些问题，中国科学院精密测量研究所研究团队通过巧妙设计，高效合成了一类具有“水母”形状的两亲性氟化高分子FMA分子无人机。
此类分子以四苯乙烯为核心，部分氟化烷基作为药物抓取臂，单分散聚乙二醇作为水溶性和生物相容性“螺旋桨”。通过调控分子结构，实现磁性。精确控制共振、荧光、控释药物等功能。
这类分子具有独特的自聚集模式，即在低浓度时可形成单分子纳米粒子，在高浓度时可形成多分子纳米粒子。该功能使其能够有效装载药物分子并实时报告载药状态。 。同时，通过“热点”19F MRI跟踪和无人机定位可以实现温度和pH响应型药物释放。
更重要的是，此类分子无人机引入了具有响应荧光的四苯乙烯基团和具有强19F NMR信号的全氟叔丁基，并利用短程光学成像系统和19F MRI来有效模拟惯性。人类和机器的近程视觉和远程无线电信号使分子无人机能够实现从细胞到生命体的多尺度状态报告、定位和跟踪功能。
▲FMA 2的荧光19F MRI体内可视化状态报告（ac），实时监测体外药物释放行为（d）和治疗效果（e）
该研究成果以“as”为题发表在国际学术期刊《 of the of 》上。中国科学院精密测量研究所硕士生郑玉杰、博士后朱立军和硕士生柯长生为该文章的共同第一作者，姜中兴研究员和陈士珍研究员为通讯作者。
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