光動(dòng)力治療（PDT）作為一種時(shí)空可控的非侵入的腫瘤治療方法，利用光敏劑在特定波長光的照射下，產(chǎn)生活性氧物質(zhì)來殺死腫瘤細(xì)胞。然而，傳統(tǒng)PDT使用的光敏劑（PSs）有嚴(yán)重的全身光毒性；且使用的激發(fā)光多為短波長光（400～700 nm），穿透深度有限，不利于深層腫瘤組織的治療。近紅外光敏劑（NIR PSs）使用近紅外光照射，在一定程度上改善穿透深度問題，但往往需要使用較高功率光照，才能達(dá)到良好的治療效果。高功率光照造成的熱輻射效應(yīng)容易引起周圍組織損傷，并產(chǎn)生劇烈的疼痛，限制了其在臨床上的廣泛應(yīng)用。
近日，深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院林靜教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一類pH可激活的長波長花菁PSs（包括：LET-R, R = H, Cl, Br, I）。這類PSs能夠被腫瘤酸性微環(huán)境特異激活，從而減少正常組織的光毒副作用，同時(shí)開啟NIR熒光（FL）和光聲（PA）雙模態(tài)成像。通過引入不同的鹵素調(diào)控分子的激子動(dòng)力學(xué)過程，提高光電子的系間竄越（ISC）效率，從而提高單線態(tài)氧（1O2）的量子產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)腫瘤高效無痛可視化PDT。
LET-I被酸激活后，其溶液顏色發(fā)生顏色變化以及近紅外吸收和熒光發(fā)射顯著增強(qiáng)，表明其具有優(yōu)異的pH響應(yīng)性，且這種響應(yīng)具有較好的可逆性。在功率為0.2 W cm-2的808 nm激光照射下，激活后的LET-I（LET-I’）呈現(xiàn)出最高的1O2量子產(chǎn)率，且沒有觀察到明顯的溫度升高，這表明該生成1O2的過程中沒有產(chǎn)生熱效應(yīng)。 瞬態(tài)光譜分析和密度泛函理論（DFT）計(jì)算證實(shí)了LET-I顯著增強(qiáng)的ISC和長波長熒光發(fā)射特性，其機(jī)制可歸因于強(qiáng)自旋軌道耦合（SOC）相互作用、小的S1-T1能量差、弱的分子間相互作用以及碘原子引起的振動(dòng)約束的協(xié)同作用。 通過納米共沉淀法制備出具有良好生物相容性的LET-I探針，然后在細(xì)胞水平驗(yàn)證了其高效的PDT效果。接著，使用葉酸修飾的DSPE-PEG2000（DSPE-PEG2000-FA）制備具有腫瘤主動(dòng)靶向功能的LET-I-FA，在動(dòng)物活體水平驗(yàn)證了其腫瘤特異性可激活，開啟NIR FL/PA雙模態(tài)信號(hào)，從而獲取病灶部位藥物蓄積信息，指導(dǎo)腫瘤個(gè)性化PDT決策。 最終，在0.2 W cm-2，808 nm激光照射下，LET-I-FA能有效根除腫瘤。本研究通過剖析分子的激子動(dòng)力學(xué)，篩選可激活長波長PS，實(shí)現(xiàn)腫瘤無痛分子成像引導(dǎo)的高效PDT。 論文信息 Dissecting Exciton Dynamics in pH-Activatable Long-Wavelength Photosensitizers for Traceable Photodynamic Therapy Yurong Liu, Jing Zhang, Xuan Zhou, Yaru Wang, Shan Lei, Guangle Feng, Dong Wang, Peng Huang, Jing Lin 文章的第一作者是深圳大學(xué)劉宇茸副研究員與碩士研究生張景（現(xiàn)為東京大學(xué)在讀博士） Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202408064
