一氧化氮（NO）作为一种信号分子在体内参与多种生理和病理活动，曾被人们评为明星分子。同时，NO还可以造成线粒体电子传递链和DNA的损伤从而引起细胞凋亡，因此在癌症治疗领域中也大显身手。为了在肿瘤部位可控地产生治疗剂量的NO，在内源性NO生物合成的启发下，学者们开发了一系列基于精氨酸氧化反应产生NO的策略。然而遗憾的是，这些策略普遍依赖于O2或H2O2，而肿瘤微环境中的O2或H2O2的含量不足以支持其反应，导致这些策略的抗肿瘤效果不尽如人意。因此，探索新型的非氧依赖的NO产生策略对肿瘤高效治疗具有重要意义。

近日，福州大学的杨黄浩教授和卢春华教授团队受半导体在光激发下产生电子-空穴对的启发，利用基于石墨相氮化碳（g-C3N4）半导体光敏材料的光生空穴介导的氧化反应，提出了空穴氧化聚精氨酸产生NO的新策略用于乏氧肿瘤治疗。他们首先合成了碳点掺杂的g-C3N4，碳点的掺杂使g-C3N4的带隙变窄以使其易于在红光下激发，且价带位置变低使光生空穴具有了更强的氧化性。接着，碳点掺杂的g-C3N4通过硝酸处理表面产生羧基，并与聚精氨酸通过酰胺反应偶联制备得到聚精氨酸修饰的碳点掺杂氮化碳（ArgCCN）。ArgCCN在660nm的激光照射下可以产生具有强氧化性的光生空穴。空穴可以氧化水生成H2O2，H2O2进一步氧化ArgCCN上的聚精氨酸产生NO，诱导肿瘤细胞凋亡。细胞实验结果表明ArgCCN在常氧和乏氧环境下具有一致的NO产生能力，在荷瘤小鼠的活体治疗实验中也证明了其对实体肿瘤的有效抑制。

光生空穴的性质仅由光敏材料的本征属性决定，因此利用光生空穴来介导氧化反应产生NO克服了实体肿瘤中乏氧微环境对NO治疗的阻碍，为NO治疗策略提供了新的思路。

论文信息：

Photogenerated Holes Mediated Nitric Oxide Production for Hypoxic Tumor Treatment

Xiao Fang, Shuxian Cai, Min Wang, Zhaowei Chen, Chunhua Lu, Huanghao Yang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202015082