Adv. Mater.：碗烯摻雜的AIE納米點可高度抑制非輻射衰減促進體內癌癥光治療

【引言】

癌癥光治療的光學試劑夠實現實時分子診斷和同時光治療。在多種癌癥光治療藥物中，熒光納米粒子在成像技術的高靈敏度、時間分辨率、原位標記、增強的滲透性以及EPR效應保持等方面具有顯著優勢，因而近年來受到廣泛關注。為了滿足癌癥光治療的需求，熒光納米粒子還應具備足夠高的近紅外發射和活性氧產生效率、高穩定性、可忽略的細胞毒性以及合適的粒子尺寸和表面化學性質等。目前有機熒光團摻雜的納米粒子容易聚集產生熒光淬滅和活性氧產生效率的降低。因此，發展具有高效熒光和活性氧產生效率的熒光納米粒子用于癌癥光治療是迫切需要的。

【成果簡介】

近日，香港科技大學唐本忠院士課題組與南開大學丁丹教授課題組，圍繞控制和優化AIE納米點的熒光和活性氧產生效率，制備了兩種AIE復合納米點，其中碗烯結合的AIE納米點具有更好的熒光量子產率和活性氧產生效率，極大地提高了癌癥光治療效果。研究表明，碗烯與AIE分子之間的強相互作用限制了AIE分子的分子內旋轉，從而抑制非輻射衰減。該成果以題為"Corannulene-Incorporated AIE Nanodots with Highly Suppressed Nonradiative Decay for Boosted Cancer Phototheranostics In Vivo"發表在Advanced Materials上。

【圖文導讀】

圖1 TPP-TPA分子合成及熒光性質

(A) 近紅外發射TPP-TPA分子的合成路線；

(B) DMSO-H₂O溶劑體系中不同H₂O含量條件下TPP-TPA分子的熒光譜圖；

(C) TPP-TPA分子680納米處相對熒光強度與溶劑中H₂O含量的關系曲線圖；

(D) 基于密度泛函理論計算得到的TPP-TPA分子基態下HOMO和LUMO的分子軌道振幅圖。

圖2 Cor-AIE和DSPE-AIE納米點的光學性質研究

(A) 納米沉淀法制備Cor-AIE和DSPE-AIE納米點的示意圖；

(B) Cor-AIE和DSPE-AIE納米點的熒光譜圖；

(C) Cor-AIE和DSPE-AIE納米點的熒光壽命譜圖；

(D) 白光照射條件下Cor-AIE和DSPE-AIE納米點的吸收光譜；

(E) 白光照射條件下Cor-AIE和DSPE-AIE納米點對ABDA的降解速率；

(F) AIEgens在DSPE-AIE 納米點模型中的非輻射、輻射和系統間跨越過程的Jablonski 圖；

(G) AIEgens在Cor-AIE 納米點模型中的非輻射、輻射和系統間跨越過程的Jablonski 圖。

圖3 碗烯滴加到TPP-TPA溶液中的¹H 核磁滴定

(A) 碗烯與TPP-TPA分子結構；

(B) TPP-TPA與碗烯滴定時TPP-TPA上H_a化學位移變化；

(C) TPP-TPA與碗烯滴定時碗烯上H_e化學位移變化；

(D) TPP-TPA與碗烯滴定時TPP-TPA上H_b化學位移變化；

(E) TPP-TPA與碗烯滴定時TPP-TPA上H_c和H_d化學位移變化。

圖4 腹膜癌癥小鼠靜脈注射Cor-AIE納米點24小時后手術

(A) 腹膜癌癥小鼠靜脈注射Cor-AIE納米點24小時后腹腔內腸表面上腫瘤結節的明場、熒光、生物發光以及H&E 染色照片；

(B) 腹膜癌癥小鼠靜脈注射Cor-AIE納米點24小時后腹膜表面上腫瘤結節的明場、熒光、生物發光以及H&E 染色照片；

(C) 手術切除前腫瘤熒光圖像；

(D) 無Cor-AIE納米點熒光引導手術的腫瘤熒光圖像；

(E) Cor-AIE納米點熒光引導手術的腫瘤熒光圖像；

(F) 熒光成像系統和生物發光成像系統檢驗有無Cor-AIE納米點熒光引導手術的腫瘤結節；

(G) 有無Cor-AIE納米點熒光引導手術的腫瘤結節的直徑直方圖。

圖5 Cor-AIE納米點在光動力腫瘤治療中的可行性

(A) 腹膜癌病小鼠在生理鹽水、“DSPE-AIE dots + L”和“Cor-AIE dots + L”處理條件下的時間依賴生物發光成像；

(B) 不同組在0、1、3、5和9天時腹腔內腫瘤的強度；

(C) 不同處理后的小鼠存活率曲線。

【小結】

本文首次報道了通過優化熒光納米粒子間的限域微環境能夠開發出具有高效熒光和活性氧產生效率的AIE納米點。限域微環境進一步限制了AIE分子的分子內旋轉，從而抑制了非輻射衰減。在腹膜癌病的小鼠模型實驗中，這種AIE納米點極大地提高了光治療效果。本文研究結果對其他熒光納米粒子體系提升癌癥光治療效果具有借鑒意義。

文獻鏈接：Corannulene‐Incorporated AIE Nanodots with Highly Suppressed Nonradiative Decay for Boosted Cancer Phototheranostics In Vivo??(Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201801065)

本文由材料人高分子和生物學術組Gaxy供稿，材料牛審核整理。

材料牛網站專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員及行業從業員，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或評述行業有興趣，點我加入材料人編輯部。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿及內容合作可加編輯微信：cailiaorenkefu。

材料測試、數據分析，上測試谷！