Angew. Chem. Int. Ed.：“聚集增強光動力”、尺寸可縮減的納米藥物

【前言】

近年來，形態各異、功能豐富的納米材料不斷涌現，推動著抗腫瘤納米生物材料的不斷更新和發展。由于納米尺寸效應，納米生物材料在生物體內具更長的循環時間，并可通過高通透性和滯留效應（EPR效應）靶向到腫瘤位置。目前，通過分子自組裝技術，人們可以制備集合多種功能的納米材料，實現癌癥的精準診斷與治療。但是，如何構建簡便高效的納米材料仍然是目前研究中的難點。

【成果簡介】

近日，北京化工大學尹梅貞教授課題組報道了一種基于吲哚方酸菁染料的自組裝納米藥物，并將之應用于深層光動力-化療聯合腫瘤治療，同時提出了花菁分子“聚集增強光動力”的理論。通過分子設計引入多功能基團，并進一步研究分子的自組裝以及解組裝過程，為制備高效抗腫瘤納米材料提供了一種新途徑。該工作發表于Angew. Chem. Int. Ed.，題為“A?Size-Reducible Nanodrug with Aggregation-Enhanced Photodynamic Effect for Deep Chemo-Photodynamic Therapy”，DOI: 10.1002/anie.201807602。冀辰東博士為論文的第一作者，尹梅貞教授以及中國科學院高能物理研究所尹文艷副研究員為共同通訊作者。

【圖文簡介】?

圖1?多功能納米藥物PTN的設計思路。

（A）基于吲哚方酸菁的多功能分子的化學結構及自組裝形成納米藥物PTN（I）的示意圖。

（B）II：染料分子通過“聚集增強光動力”效應產生單線態氧的過程。III：單線態氧誘發納米藥物尺寸縮減的過程。IV：小尺寸納米粒子能夠更深層穿透腫瘤。V：實現光動力-化療聯合治療殺死癌細胞。

圖2?多功能納米藥物PTN的性能研究。

（A）PTN的掃描及透射（插圖）電鏡照片。（B）PTN溶液在自然光和紫外光下的照片。

（C）PTN在水中的吸收和發射光譜。

（D）光動力性能測試：與單分子相比，PTN中處于聚集態分子的光動力性能大大提高。（E）PTN光照10?min后的掃描及透射（插圖）電鏡照片。（660?nm,?50?mW/cm²）

（F）在光照、弱酸性環境下的藥物釋放曲線。

圖3納米藥物PTN用于癌癥診療的研究。

（A）活體熒光成像照片及（B）臟器熒光成像照片顯示PTN可以高效富集腫瘤部位。

（C）免疫熒光標記實驗顯示：光照后PTN更容易從腫瘤血管中擴散出來。

（D）、（E）利用PTN的光動力+化療聯合治療對小鼠腫瘤生長的抑制效果最為明顯。

【總結】

該工作報道了一種多功能熒光納米藥物，將吲哚方酸菁分子分別與環狀RGD多肽及抗癌藥物喜樹堿相偶聯，該雙親性分子在水中自組裝形成均一穩定的、粒徑為90 nm的納米藥物PTN。該納米藥物表現出以下特點：

（1）光動力性能大大增強。由于吲哚方酸菁染料的聚集，染料分子的系間竄躍率增加，促進了PTN的光動力效應。與單分子相比，PTN的單線態氧量子產率提高了10倍，保證了納米藥物在光動力治療過程中的功效。

（2）光照后尺寸可減小。光動力過程產生了大量單線態氧，導致部分吲哚方酸菁分子發生降解，進而導致納米粒子的解組裝。因此，光照會誘發納米藥物的尺寸縮減（由90 nm縮減至10 nm），有利于腫瘤的深層治療。

（3）實現多功能癌癥診療。由于靶向基團RGD的引入，PTN在腫瘤部位富集時間大大延長。利用吲哚方酸菁的近紅外熒光特性，PTN實現了對腫瘤的活體成像。最終，該納米藥物實現了光動力-化療聯合療法并有效抑制腫瘤的生長。

該研究的最大意義在于：通過分子的自組裝-解組裝過程，該自組裝納米藥物實現了 “聚集增強光動力”及光照尺寸縮減效應。該研究為制備多功能診療納米材料提供了新思路。

【文章信息】

Chendong Ji, Qin Gao, Xinghua Dong, Wenyan Yin*, Zhanjun Gu, Zhihua Gan, Yuliang Zhao, and Meizhen Yin*,?A?Size-Reducible Nanodrug with Aggregation-Enhanced?Photodynamic Effect for Deep Chemo-Photodynamic Therapy,?Angew. Chem. Int. Ed. 2018,?DOI: 10.1002/anie.201807602.

?https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201807602

?【尹梅貞教授簡介】

尹梅貞，教授，博士生導師。德國德累斯頓理工大學博士（2001-2004），德國高分子馬普所博士后（2005-2008），現為北京化工大學教授。獲得教育部新世紀優秀人才、第十三屆中國青年女科學家獎、科技部中青年科技創新領軍人才、第九屆侯德榜化工科技創新獎、入選第三批國家萬人計劃（領軍人才）、北京市三八紅旗獎章。主要從事熒光納米材料的精準構建與應用研究，包括特異性熒光分子標記、生物分子高效運載、有害氣體以及金屬的特異性檢測、超敏感刺激響應性等應用研究。以第一或通訊作者在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等期刊發表了80余篇SCI論文。研究工作被Nature Materials、The Latest Science、NewsRx、C&EN、Chemistry World、X-MOL等期刊亮點報道。以第一發明人授權1項國際專利和18項中國專利。

本文由研究團隊供稿，材料牛整理編輯。

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