系間竄越增強(qiáng)和激發(fā)態(tài)壽命延長(zhǎng)的花菁染料用于光動(dòng)力療法抗腫瘤轉(zhuǎn)移
腫瘤光動(dòng)力治療由于其具有時(shí)空靶向性、非入侵性、可重復(fù)應(yīng)用和不具耐受性等優(yōu)點(diǎn)是繼化療、放療和手術(shù)治療后的第四種癌癥治療手段。光敏劑作為光動(dòng)力治療中最重要的組分，關(guān)于其設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)一直是研究者優(yōu)化光動(dòng)力治療效果的直接突破口。目前大多數(shù)光敏劑依賴重原子的參與，然而暗毒性大、穩(wěn)定性差以及縮短的三重態(tài)壽命等缺點(diǎn)大大降低了該類光敏劑的實(shí)際應(yīng)用潛能。雖然一些已報(bào)道的無(wú)重原子光敏劑能夠解決上述問(wèn)題，但較短的激發(fā)波長(zhǎng)，弱的光子捕獲能力以及強(qiáng)疏水性限制了其向臨床轉(zhuǎn)化的應(yīng)用。
基于此背景，精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室樊江莉教授團(tuán)隊(duì)與新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)劉曉剛副教授合作，以五甲川花菁染料作為光敏劑設(shè)計(jì)母體，通過(guò)在其meso位置引入不同供電子能力以及空間位阻的平面剛性官能團(tuán)，調(diào)控其在激發(fā)態(tài)的性質(zhì)。理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，通過(guò)在meso位置引入大空間位阻的電子供體，能夠增加旋軌耦合和降低單、三重態(tài)能隙以提升系間竄越效率，同時(shí)還能抑制花菁染料本身的構(gòu)想異構(gòu)以延長(zhǎng)其激發(fā)態(tài)壽命。9-甲氧基蒽取代的花菁光敏劑（ANOMe-Cy5）在保證擁有花菁光敏劑本身的近紅外光區(qū)大摩爾消光系數(shù)、良好的溶解性和天然的腫瘤、線粒體靶向性質(zhì)的同時(shí)，擁有相對(duì)于參比五甲川菁染料提升的單線態(tài)氧量子產(chǎn)率（4.48倍）、延長(zhǎng)的三重態(tài)壽命（9.8倍）和未衰減的熒光發(fā)射。在細(xì)胞光動(dòng)力治療評(píng)估中，該光敏劑對(duì)常氧和低氧癌細(xì)胞均表現(xiàn)出優(yōu)異的抗癌效果，并最終在腫瘤活體治療模型中，實(shí)現(xiàn)腫瘤的光消融和成功抑制腫瘤肺轉(zhuǎn)移。
這項(xiàng)研究為未來(lái)開(kāi)發(fā)高效近紅外光療用光敏劑提供了具有指導(dǎo)性的分子設(shè)計(jì)策略。該工作發(fā)表在Journal of the American Chemical Society, 2021. doi.org/10.1021/jacs.1c06275.
該論文的第一作者為大連理工大學(xué)博士生趙學(xué)澤，通訊作者為大連理工大學(xué)樊江莉教授和新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)劉曉剛副教授。大連理工大學(xué)為論文的第一通訊單位。
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