南开团队JACS：肿瘤靶向型近红外光敏剂研究领域新进展

近年来，肿瘤光疗技术因其具有光控、无创等优势受到广泛关注。光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）的协同治疗有望克服PTT的热休克效应和PDT肿瘤微环境的缺氧性，实现协同效应，最终提高肿瘤光疗效果。在同一波长下兼具PTT和PDT特征的光敏分子则是实施肿瘤PDT/PTT协同治疗的理想选择。七甲川花菁染料IR780在近红外光（808 nm）激发下可同时产生PTT和PDT效应，且经癌细胞中高表达的有机阴离子转运多肽（OATPs）介导可靶向肿瘤细胞。

图1. T780T的结构及肿瘤靶向光疗示意图

鉴于IR780光与热稳定性较差，光热转换效率较低，南开大学药学院郗日沫教授、孟萌副教授课题组以四苯基乙烯取代IR780结构中的氯原子，将两分子IR780偶联得到T780T分子。四苯基乙烯扭曲结构不仅可以促进激发态分子内运动增强光热效应，而且有利于T780T松散堆积。该分子在分散状态下表现出较强的近红外荧光和光热转换效率（PCE = 38.5%）。在水相中T780T可自组装成均匀的纳米聚集体（粒度约200 nm），此时荧光和PTT响应很低，可有效降低正常组织中的成像干扰和PTT副作用。将其经静脉注射到荷瘤小鼠后发现，T780T纳米聚集体光稳定性较好，具有明显的肿瘤长程（96 h）示踪效果。T780T优良的光热稳定性使其在一次给药后可进行两次激光照射，从而展现更显著的光热和肿瘤抑制效果。

图2. 荷瘤小鼠静脉注射T780T纳米聚集体(100 μM, 100 μL)后的实时荧光成像（a, b）及给药24 h的组织分布结果（c）(Ex = 745 nm; Em = 800 nm)

该研究所构建的T780T分子设计方法简单，引入四苯基乙烯显著提高了分子的光热稳定性与光热转化效率，而且保留了IR780固有的肿瘤靶向性，有助于实现高效的癌症光学治疗，为具有临床应用潜力的花菁光敏剂提供了新的设计策略。

图3. 荷瘤小鼠静脉注射T780T纳米聚集体的PTT–PDT协同治疗及其肿瘤温度变化趋势（808 nm, 0.8 W cm^-2）

这一成果近期发表于Journal of the American Chemical Society，文章第一作者为南开大学药学院博士后赵秀杰，南开大学药学院郗日沫教授、孟萌副教授为共同通讯作者，南开大学为第一完成单位。研究得到了国家自然科学基金委，科学技术部国际合作司和天津市科技计划项目的资助。

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A Tumor-Targeting Near-Infrared Heptamethine Cyanine Photosensitizer with Twisted Molecular Structure for Enhanced Imaging-Guided Cancer Phototherapy

Xiujie Zhao, Hongjie Zhao, Shuo Wang, Zhiwen Fan, Yan Ma, Yongmei Yin, Wei Wang, Rimo Xi,* and Meng Meng*

J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c09155

导师介绍

郗日沫

https://www.x-mol.com/university/faculty/279037