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NIR Light-Driving Barrier-Free Group Rotation in Nanoparticles with an 88.3% Photothermal Conversion Efficiency for Photothermal Therapy.
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-02-05 , DOI: 10.1002/adma.201907855 Dongmei Xi 1 , Ming Xiao 1 , Jianfang Cao 1 , Luyang Zhao 2 , Ning Xu 1 , Saran Long 1 , Jiangli Fan 1 , Kun Shao 1 , Wen Sun 1 , Xuehai Yan 2 , Xiaojun Peng 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2020-02-05 , DOI: 10.1002/adma.201907855 Dongmei Xi 1 , Ming Xiao 1 , Jianfang Cao 1 , Luyang Zhao 2 , Ning Xu 1 , Saran Long 1 , Jiangli Fan 1 , Kun Shao 1 , Wen Sun 1 , Xuehai Yan 2 , Xiaojun Peng 1
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Traditional photothermal therapy requires high-intensity laser excitation for cancer treatments due to the low photothermal conversion efficiency (PCE) of photothermal agents (PTAs). PTAs with ultra-high PCEs can decrease the required excited light intensity, which allows safe and efficient therapy in deep tissues. In this work, a PTA is synthesized with high PCE of 88.3% based on a BODIPY scaffold, by introducing a CF3 "barrier-free" rotor on the meso-position (tfm-BDP). In both the ground and excited state, the CF3 moiety in tfm-BDP has no energy barrier to rotation, allowing it to efficiently dissipate absorbed (NIR) photons as heat. Importantly, the barrier-free rotation of CF3 can be maintained after encapsulating tfm-BDP into polymeric nanoparticles (NPs). Thus, laser irradiation with safe intensity (0.3 W cm-2 , 808 nm) can lead to complete tumor ablation in tumor-bearing mice after intravenous injection of tfm-BDP NPs. This strategy of "barrier-free rotation" provides a new platform for future design of PTT agents for clinical cancer treatment.
中文翻译：
具有近88.3％的光热转换效率的纳米粒子中的NIR光驱动无障碍基团旋转，用于光热疗法。
由于光热剂（PTA）的光热转换效率（PCE）低，传统的光热疗法需要高强度的激光激发来治疗癌症。具有超高PCE的PTA可以降低所需的激发光强度，从而可以在深层组织中进行安全有效的治疗。在这项工作中，通过在介观位置（tfm-BDP）上引入CF3“无障碍”转子，在BODIPY支架的基础上合成了具有88.3％的高PCE的PTA。在基态和激发态下，tfm-BDP中的CF3部分均不具有旋转能垒，从而使其能够有效地将吸收的（NIR）光子作为热量消散。重要的是，在将tfm-BDP封装到聚合物纳米颗粒（NPs）中之后，可以维持CF3的无障碍旋转。因此，以安全强度（0.3 W cm-2，静脉注射tfm-BDP NPs后（808 nm）可以导致荷瘤小鼠完全消融。这种“无障碍轮换”策略为将来设计用于临床癌症治疗的PTT药剂提供了新的平台。
更新日期：2020-03-19
中文翻译：
具有近88.3％的光热转换效率的纳米粒子中的NIR光驱动无障碍基团旋转，用于光热疗法。
由于光热剂（PTA）的光热转换效率（PCE）低，传统的光热疗法需要高强度的激光激发来治疗癌症。具有超高PCE的PTA可以降低所需的激发光强度，从而可以在深层组织中进行安全有效的治疗。在这项工作中，通过在介观位置（tfm-BDP）上引入CF3“无障碍”转子，在BODIPY支架的基础上合成了具有88.3％的高PCE的PTA。在基态和激发态下，tfm-BDP中的CF3部分均不具有旋转能垒，从而使其能够有效地将吸收的（NIR）光子作为热量消散。重要的是，在将tfm-BDP封装到聚合物纳米颗粒（NPs）中之后，可以维持CF3的无障碍旋转。因此，以安全强度（0.3 W cm-2，静脉注射tfm-BDP NPs后（808 nm）可以导致荷瘤小鼠完全消融。这种“无障碍轮换”策略为将来设计用于临床癌症治疗的PTT药剂提供了新的平台。
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