多模塊集成的超分子光敏劑協同增強光動力治療

鋼鐵俠 1周前 (01-15) 325瀏覽

光動力治療（PDT）是利用光敏劑分子從光中獲取能量生成活性氧，從而殺死癌細胞的腫瘤治療方法，因其具有時空選擇性和非侵入性等優勢，近年來受到廣泛關注。光動力治療中光敏劑材料的活性氧產生效率至關重要。因此，目前的研究工作主要集中于開發新的光敏劑分子，通過引入大平面共軛結構和重原子等元素促進分子內電荷分離及提升系間躥越效率，從而實現光敏劑功效的提升。除了從頭設計光敏劑分子外，如能通過集成已有的光敏劑分子的方式實現活性氧產生效率的協同提高，將為光敏劑材料的發展提供新思路。

近日，深圳大學王恒副教授/特聘研究員在國際知名學術期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上發表題為“Combining Multiple Photosensitizer Modules into One Supramolecular System for Synergetic Enhancement of Photodynamic Therapy”（DOI: org/10.1002/anie.202400049）的研究論文。該論文利用吡喃-吡啶鹽化學和配位驅動自組裝相結合的策略（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 5191; J. Am. Chem. Soc.?2019, 141, 16108; J. Am. Chem. Soc.?2019, 141, 13187; Nature Commun.?2018, 9, 1815）將PDT常用光敏劑分子（四苯乙烯、卟啉或鋅卟啉）和吡啶鹽光敏劑分子高效集成，構筑了一類新型的超分子光敏劑，實現了光動力治療的協同增強。

圖1.?超分子光敏劑的結構及合成路線。

基于結構設計以及多維核磁和質譜證明，此類籠狀配位超分子光敏劑（S1?S3）包含兩個四苯乙烯、卟啉或鋅卟啉光敏劑模塊和八個吡啶鹽光敏劑模塊（圖1）。光物理性質研究表明模塊集成一方面拓寬了吸收光的波長范圍，另一方面促進了模塊間的能量轉移（圖2）。其中，基于卟啉的超分子光敏劑S2具有優異的紫外-可見光吸收、最大的Stokes位移以及較強的熒光量子產率，表現出了在PDT方面的應用潛力。隨后，其應用潛力通過DFT理論計算（圖2）和活性氧物質（ROS）生成能力研究（圖3）得到了證實。引人注目的是，S2的ROS生成能力可以達到商業化孟加拉玫瑰紅（RB）光敏劑分子的20倍。在上述研究基礎上，進一步通過一系列細胞和動物實驗對超分子光敏劑S2進行了詳細評估，結果表明S2具有優異的PDT療效、生物相容性和生物安全性（圖4和5）。