多模块集成的超分子光敏剂协同增强光动力治疗

钢铁侠 10个月前 (01-15) 1501浏览

光动力治疗（PDT）是利用光敏剂分子从光中获取能量生成活性氧，从而杀死癌细胞的肿瘤治疗方法，因其具有时空选择性和非侵入性等优势，近年来受到广泛关注。光动力治疗中光敏剂材料的活性氧产生效率至关重要。因此，目前的研究工作主要集中于开发新的光敏剂分子，通过引入大平面共轭结构和重原子等元素促进分子内电荷分离及提升系间蹿越效率，从而实现光敏剂功效的提升。除了从头设计光敏剂分子外，如能通过集成已有的光敏剂分子的方式实现活性氧产生效率的协同提高，将为光敏剂材料的发展提供新思路。

近日，深圳大学王恒副教授/特聘研究员在国际知名学术期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上发表题为“Combining Multiple Photosensitizer Modules into One Supramolecular System for Synergetic Enhancement of Photodynamic Therapy”（DOI: org/10.1002/anie.202400049）的研究论文。该论文利用吡喃-吡啶盐化学和配位驱动自组装相结合的策略（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）将PDT常用光敏剂分子（四苯乙烯、卟啉或锌卟啉）和吡啶盐光敏剂分子高效集成，构筑了一类新型的超分子光敏剂，实现了光动力治疗的协同增强。

图1. 超分子光敏剂的结构及合成路线。

基于结构设计以及多维核磁和质谱证明，此类笼状配位超分子光敏剂（S1−S3）包含两个四苯乙烯、卟啉或锌卟啉光敏剂模块和八个吡啶盐光敏剂模块（图1）。光物理性质研究表明模块集成一方面拓宽了吸收光的波长范围，另一方面促进了模块间的能量转移（图2）。其中，基于卟啉的超分子光敏剂S2具有优异的紫外-可见光吸收、最大的Stokes位移以及较强的荧光量子产率，表现出了在PDT方面的应用潜力。随后，其应用潜力通过DFT理论计算（图2）和活性氧物质（ROS）生成能力研究（图3）得到了证实。引人注目的是，S2的ROS生成能力可以达到商业化孟加拉玫瑰红（RB）光敏剂分子的20倍。在上述研究基础上，进一步通过一系列细胞和动物实验对超分子光敏剂S2进行了详细评估，结果表明S2具有优异的PDT疗效、生物相容性和生物安全性（图4和5）。