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新材料

石墨烯資訊

納米材料熱點

化學(xué)試劑

β-羥基丁酰色氨酸_β-hydroxybutyryl-tryptophan_CAS:2227208-85-5
50mg ￥3950.00
衣康酰輔酶a_ itaconoyl-CoA_CAS:6008-93-1
5mg ￥5800.00
(2,3,6)全戊基β環(huán)糊精_Lipodex C (heptakis(2,3,6-tri-O-pentyl)cyclomaltoheptaose)_CAS:117340-78-0
100mg ￥1800.00
（4-氯苯基）-（1-苯乙基-1H-咪唑-2-基）-苯基甲醇_(4-chloro-phenyl)-(1-phenethyl-1H-imidazol-2-yl)-phenyl-methanol_CAS:49823-13-4
10mg ￥650.00
殘殺威 D3_CAS:1219798-56-7
10mg ￥1600.00

新材料產(chǎn)品

南昌大學(xué)王紅明教授團(tuán)隊AFM：具有超高光熱轉(zhuǎn)換效率的兩親性方酸菁染料H-二聚體納米球用于腫瘤的光熱治療

▲第一作者：王貽剛，夏國民，譚曼曼

通訊作者：王紅明

通訊單位：南昌大學(xué)

論文DOI：10.1002/adfm.202113098.

01

全文速覽

本文基于兩親性方酸菁染料（PSQ）的H-聚集策略，開發(fā)了具有81.2%光熱轉(zhuǎn)換效率的光熱試劑。PSQ能夠在水中能夠自發(fā)的通過超分子自組裝形成以H-二聚體為亞結(jié)構(gòu)的納米球。后續(xù)的體外和活體實驗證實了它的高穩(wěn)定性、生物相容性、腫瘤累積性以及在光熱療法（PTT）中的高效腫瘤消融。

02

背景介紹

癌癥是目前世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一?！禛LOBOCAN 2020》數(shù)據(jù)信息顯示，2020年全球約1930萬癌癥新發(fā)病例，預(yù)計到2040年全球癌癥新發(fā)病例會持續(xù)增加47%。因此，發(fā)展安全高效的癌癥臨床治療方法具有重要的醫(yī)用價值。光熱治療（photothermal therapy, PTT）是一種新興的腫瘤治療方法，與傳統(tǒng)的腫瘤治療方法相比，PTT具有療效明顯、非侵入性、高時空特異性、低毒副作用等優(yōu)勢，已經(jīng)逐步成為癌癥治療的重要手段。目前，基于納米技術(shù)的PTT療法在腫瘤普適性及消融度等方面都取得了很大的進(jìn)展，體現(xiàn)了未來生物醫(yī)用轉(zhuǎn)化的巨大潛力。PTT是一種典型的光子觸發(fā)治療方式，它通過光熱試劑在近紅外（NIR）光激發(fā)下產(chǎn)生的局部高溫殺死腫瘤細(xì)胞。在現(xiàn)有的光熱試劑中，NIR有機小分子具有較好的生物相容性，潛在的生物降解性和較高的重現(xiàn)性。光熱轉(zhuǎn)換效率是光熱試劑的關(guān)鍵特征，它直接決定光熱治療過程中所需要的激發(fā)光強度。用于激發(fā)光熱試劑的高強度激光很容易對健康的皮膚和組織造成損害，這就要求光熱試劑必須具有足夠高的光熱轉(zhuǎn)化效率以降低激光照射強度，保證體內(nèi)光療的安全性。因此，深入探索光熱試劑的制備及優(yōu)化策略，實現(xiàn)具有超高光熱轉(zhuǎn)化效率的NIR有機小分子光熱試劑的精準(zhǔn)構(gòu)建，建立低激光照射強度下的安全光熱治療平臺，對PTT技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。

03

本文亮點

本文是在平面方酸菁分子（PSQ）中心共價偶聯(lián)親水性聚乙二醇鏈錨點，開創(chuàng)性地實現(xiàn)了對其超分子自組裝聚集模式的精準(zhǔn)調(diào)控，從而大幅度提高光熱轉(zhuǎn)化效率

04

圖文解析

▲圖二. a) 目標(biāo)產(chǎn)物PSQ的合成路線及PSQ的超分子自組裝示意圖；b), c) PSQ在不同溶劑中的吸收光譜以及熒光發(fā)射光譜，其最大吸收波長位于近紅外區(qū)域；d), e) PSQ在不同含水量的甲醇溶劑中的吸收光譜以及熒光光譜，位于775nm處的等吸光點證明其在甲醇和水存在單體到聚集態(tài)轉(zhuǎn)變過程；f), g) h)不同濃度的PSQ在水中的吸收光譜以及熒光光譜，及通過上述光譜計算所得PSQ在水中的聚集數(shù)為2; i), j) PSQ自組裝形成納米粒子的TEM圖片以及納米粒子(PSQ-NSs)的粒徑分析，證明形成的納米粒子為粒徑約為80nm，尺寸均一的球形納米粒子。

▲圖三. a) PSQ在水中自組裝過程的分子動力學(xué)模擬，放大圖為PSQ分子的H聚集，其滑移角大約為61.4度；b) 用于四點能計算的絕熱勢能圖；c), d),e) SQ1及PSQ的重組能計算結(jié)果表明PSQ形成H-二聚體之后，其非輻射躍遷速率被大大加強，且其是低頻的面外振動主導(dǎo)，從而高效的實現(xiàn)激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)換成熱能。

▲圖四. a), b) 不同濃度的PSQ-NSs在808nm, 0.3 W cm^?2激光照射下的升溫曲線以及對應(yīng)的紅外熱成像照片。c) PSQ-NSs在連續(xù)6個循環(huán)之后的光熱性能。證明其具有良好的光熱穩(wěn)定性；d) 光熱升溫曲線計算其光熱轉(zhuǎn)換效率為81.2%；e), f) PSQ-NSs在體外的光聲信號強度；g) 包覆染料的PSQ-NSs的激光共聚焦顯微鏡圖片；h) PSQ-NSs在體外的生物相容性；i）PSQ-NSs 的PI/AM染色。

▲圖五. a), b) PSQ-NSs在小鼠體內(nèi)的光聲成像，證明其在小鼠尾靜脈注射24小時后達(dá)到腫瘤富集最大濃度；c), d) PSQ-NSs,以及生理鹽水在小鼠體內(nèi)的不同升溫效果；e), f), g) PSQ-NSs+激光治療組可以明顯的抑制腫瘤的生長；h) TUNEL 分析表明PSQ-NSs+激光治療組促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡并有效抑制腫瘤生長。

05

總結(jié)與展望

本文通過將PEG鏈作為親水錨附在方酸菁染料的中心四元環(huán)上，合成了一種近紅外吸收的兩親性方酸菁染料，其能夠在水中能夠自發(fā)的通過超分子自組裝形成以H-二聚體為亞結(jié)構(gòu)的納米球，可以作為一種高效的有機PTA用于癌癥治療。因此自組裝的H-二聚體是一個獨特和有前途的平臺，可以精確的指導(dǎo)設(shè)計小分子PTAs并應(yīng)用于未來的臨床PTT應(yīng)用。

06

作者介紹

王紅明，男，博士，南昌大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，2006年博士畢業(yè)于中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，師從韓克利研究員。之后在比利時魯汶大學(xué)，新加坡南洋理工大學(xué)從事博士后和訪問學(xué)者研究。主要從事有機光學(xué)材料的設(shè)計、合成及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究。承擔(dān)國家、省部級課題9項。入選贛江特聘教授、南昌大學(xué)香樟杰出教授，入選江西省杰出青年基金和江西省雙千計劃高端創(chuàng)新人才。獲得江西省自然科學(xué)獎二等獎（排名第一），近5年共發(fā)表學(xué)術(shù)論文 60篇，包括Science、CHEM、Chemical Engineering Journal、Journal of Photochemistry & Photobiology, C:、Advanced Materials、Angew. Chemie、Advanced Functional Materials, ACS Catalysts和Nano Energy篇等影響因子大于10的論文14篇。

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作者按

就在該文在線發(fā)表當(dāng)天，我的博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所韓克利研究員，突發(fā)疾病，不幸離世。恩師是我國分子動力學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)者，科學(xué)大家，在分子動力學(xué)領(lǐng)域開拓和發(fā)展建設(shè)上著作等身，成就卓著。先生治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，造詣深厚，成果豐碩，是我等之楷模。謹(jǐn)以此文悼唁我敬愛恩師,寄托學(xué)生的哀思! 愿恩師一路走好!

文章鏈接如下：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202113098

化學(xué)試劑