乏氧肿瘤治疗新思路：从II型光动力活性到I型光动力和光热活性的转变

由于具有低毒性和微创性等优势，光动力治疗（Photodynamic therapy, PDT）已经成为临床上很有前景的一种肿瘤治疗方法。然而，目前大多数的PDT主要是基于对氧气 (O₂) 高度依赖的II型光敏反应产生单线态氧 (¹O₂) 来杀死癌细胞。但是，由于癌细胞的侵袭性增殖和肿瘤血液供应不足，致使实体瘤中出现了严重缺氧的状态 [O₂< 7 μM]。而且，PDT介导的O₂消耗和微血管破坏会进一步加剧肿瘤缺氧。与此同时，目前大多数的光敏剂对癌细胞和肿瘤组织的靶向性较低，这些都使得PDT尚未达到理想的治疗效果。

图1. PcAF自组装形成NanoPcAF的示意图以及NanoPcAF所展现的优点。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

针对以上关键问题，福州大学化学学院药物化学与制药工程研究所黄剑东课题组提出了一种新颖的设计，即通过对酞菁分子结构的改造并诱导其发生自组装，实现酞菁基光敏剂的光物理和光化学性质从传统的II型光敏反应到有效的I型光敏反应和振动弛豫诱导光热的转变。本文作者合成出了系列轴向取代的酞菁硅-奋乃静偶联物。其中，酞菁硅-奋乃静偶联物PcAF可以在水溶液中自组装形成均匀稳定的纳米球 (NanoPcAF)。与传统的酞菁基光敏剂主要通过对O₂高度依赖的II型光敏反应发挥作用不同，NanoPcAF表现出高效的I型光敏反应以产生大量的超氧自由基离子(O₂^·-)和显著的振动弛豫诱导的相对较高的光热转换效率。这些特性使NanoPcAF无论在常氧还是在乏氧条件下都能显示出极为出色的光疗效果（图1）。更重要的是，在体荧光成像和光热成像表明NanoPcAF具有突出的肿瘤富集能力，经尾静脉注射后，其肿瘤/肝脏富集量比高于5。基于这些特点，NanoPcAF 显示出优异的光疗抗肿瘤作用。当NanoPcAF剂量为0.8 nmol g^-1和光剂量为300 J cm^-2 时，其对小鼠肿瘤模型的抑瘤率达到94%。该研究工作为乏氧肿瘤的治疗提供了新思路。相关成果发表在Journal of the American Chemical Society 上。

福州大学化学学院药物化学与制药工程研究所李兴淑教授与黄剑东教授为该论文的共同通讯作者，2018级博士生赵园园为第一作者。本研究得到了国家自然科学基金项目（22078066和U1705282）的经费支持。

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Nanostructured Phthalocyanine Assemblies with Efficient Synergistic Effect of Type I Photoreaction and Photothermal Action to Overcome Tumor Hypoxia in Photodynamic Therapy

Yuan-Yuan Zhao, Ling Zhang, Zixuan Chen, Bi-Yuan Zheng, Meirong Ke, Xingshu Li*, and Jian-Dong Huang*

J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c07479

作者简介

李兴淑，1987年出生，2020年引进福州大学，入选闽江学者特聘教授奖励计划。曾先后在韩国梨花女子大学化学与纳米科学院、加拿大多伦多大学药学院从事博士后研究工作。主要从事功能染料、超分子光敏剂、纳米诊疗剂的研究。主持国家自然科学基金（面上项目）1项。迄今，以第一或通讯作者身份在Nat. Rev. Clin. Oncol., Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等国际著名期刊发表论文30余篇。发表论文总引用超过2500（H因子=20）。2020年获福建省自然科学优秀学术论文一等奖。课题组常年招收药物化学、应用化学、生物化工、纳米材料科学、生物医学工程等相关专业的硕士、博士、科研助理、博士后，待遇优厚。有意向者请发送简历至邮箱：xingshuli@fzu.edu.cn。

黄剑东，教授/博导/省科技创新领军人才。研究领域：药物设计合成，光敏剂与光动力治疗，光化学免疫治疗，医用材料。主要科研项目：1.新型光/声动力纳米药物的构建、双模态成像与协同抗肿瘤效应（国基重点）；2.新型可激活超分子光敏剂的设计制备与构效关系（国基面上）；3.酞菁配合物作为声动力抗癌敏化剂的作用机理和结构调控（国基面上）。已在Angew. Chem. Int. Edit., J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Chem. Sci., Eur. J. Med. Chem., Drug Discov. Today等期刊上发表90多篇学术论文，获得30多项发明专利，多项成果在企业转化。主讲的《药物化学》课程入选国家精品在线开放课程，曾获省科技进步奖一等奖、宝钢优秀教师奖、福建省教学成果二等奖和中国学位与研究生教育学会研究生教育成果奖二等奖等奖励。

https://www.x-mol.com/university/faculty/9530