光控可切换肿瘤治疗：从光动力/光热到长效化动力治疗

活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）是一组具有高反应性和氧化能力的化学物质，主要包括羟基自由基（•OH）、超氧阴离子（O₂^•−）、单线态氧（¹O₂）和过氧化氢（H₂O₂）等。在癌症治疗领域，光动力治疗（PDT）和化动力治疗（CDT）是产生ROS的主要手段，两者联合可以充分发挥各种ROS的优势，提高肿瘤细胞杀伤能力。然而，尽管CDT产生的•OH氧化能力很强，但存在容易失活、持续产生能力不足等问题，增加了肿瘤残余和复发的风险。

近日，北京化工大学尹梅贞教授（点击查看介绍）课题组基于花菁染料的聚集体调控，构建了一种光触发纳米系统，用于光动力/光热到长效化动力的可切换肿瘤疗法（图1）。该纳米系统实现了由关闭状态（无ROS产生），到肿瘤位置的PDT激活（产生¹O₂），再到CDT的持续激活（长效产生•OH），以此提升安全性和肿瘤杀伤效率。

图1. Cu-PCy J聚集体的构建及其从光动力/光热到长效化动力切换治疗示意图

由于铜卟啉的位阻效应，铜卟啉花菁分子（Cu-PCy）与DSPC可以通过成膜法，共组装形成稳定的J聚集体结构（Cu-PCy JNPs）。该J聚集结构不仅使光谱发生红移、提高了花菁分子的光动力性能，还可以有效降低分子在血液循环中的泄露，提高生物安全性。此外，由于J聚集内的紧密分子堆积，使得铜卟啉与环境中的过氧化氢接触能力下降，有效抑制了化动力效果。在激光照射下，Cu-PCy JNPs 表现出优异的光动力与光热性能。与此同时，激光可快速降解花菁分子，致使J聚集解聚，从而实现长效的化动力的有序激活（图2）。

图2.（A）从光动力/光热到长效化动力可切换治疗机理图。（B）光动力效果图；（C）光热效果图及（D）热成像图；（E）光热循环效果图；（F）光触发化动力效果及（G）其产生羟基自由基的持续时间图。

在光照激活化动力后，可持续产生•OH长达48小时，从而诱导细胞内的氧化应激，促使细胞凋亡（图3）。最后，基于良好的肿瘤富集能力，Cu-PCy JNPs 通过光热/光动力-化动力切换治疗，成功实现了肿瘤的有效清除。该工作为安全高效的ROS肿瘤治疗提供了一种新的光触发调控策略。

图3. 细胞内长效化动力效果及其细胞杀伤机制。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，本文通讯作者为北京化工大学尹梅贞教授及冀辰东副教授，第一作者是北京化工大学魏凯博士。该研究工作得到国家自然科学基金重点项目 (52130309)和北京市自然科学基金 (L234065)的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Light-Triggered J-Aggregation-Regulated Therapy Conversion: from Photodynamic/Photothermal Therapy to Long-Lasting Chemodynamic Therapy for Effective Tumor Ablation

Kai Wei, Yanxin Wu, Xian Zheng, Li Ouyang, Guiping Ma, Chendong Ji,* and Meizhen Yin*

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202404395

尹梅贞教授简介

尹梅贞，北京化工大学材料科学与工程专业教授。2004年在德国德累斯顿理工大学获得博士学位，之后在德国高分子马普所从事博士后研究，2009年底作为高层次人才引进回国工作。

尹梅贞教授一直从事荧光材料的设计与生物学应用研究，相关研究结果以第一或通讯作者在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Soc. Rev.等期刊上发表了130余篇学术论文。入选国家万人计划（领军人才），受邀担任Angew. Chem. Int. Ed.国际顾问编委，荣获中国青年女科学家奖、侯德榜化工科技创新奖、中石化联合会科技进步一等奖（第一完成人）、北京市自然科学奖二等奖（第一完成人）。

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