山西大学分子科学研究所阴彩霞团队Adv. Mater.

作者：材料宝盒

光活化是一种非侵入性干预生物系统的强大工具，可以通过光活性触发器对生物物种进行跟踪或生命过程中高空间和时间分辨率的成像。随着癌症治疗的发展，人们对具有同时监测和治疗能力的治疗策略产生了极大的兴趣。然而，光活化成像和治疗的设计和开发仍然面临巨大挑战。

对此，山西大学分子科学研究所阴彩霞教授、山西大学环境与资源学院云洋教授团队构建了一种基于吲哚衍生物的新型功能化苯并[c，d]吲哚衍生物(BI)。该研究以“Photoactivation Inducing Multifunctional Coupling of Fluorophore for Efficient Tumor Therapy In Situ”为题，在线发表在《Adv. Mater.》上。

基于吲哚衍生物的新型功能化苯并[c,d]吲哚衍生物(BI)(先前的工作如示意图1a,b所示)，在405-637nm的光照射下(示意图1c)，它可以有效而彻底地转化为相应的近红外染料(Cy─BI，在820nm发射)。一个重要的方面是，受激BI会从基态单重态转变为激发态三重态，并与周围的O瞬间反应生成O。更重要的是，光活化产物Cy─BI具有超高的近红外吸光度和高达90.9%的光热转换效率。因此，该光激活系统不仅提供了一种光控O成像的策略，而且从能量耗散的角度来看，它还提供了一种独特的方法，可以将近红外荧光成像、PDT和PTT相结合，而无需相互完成(示意图1d)。其中，Western Blot (WB)检测结果显示，BI和Cy─BI的存在显著降低了CHK1蛋白水平，BI(激光660nm)和Cy─BI(激光808nm)的照射分别导致CHK1磷酸化水平显著升高。因此，抑制CHK1将启动癌细胞的凋亡途径，这为抗癌治疗提供了强有力的工具(示意图1e)。

示意图1.a) 以往Cy3和Cy5的合成策略b) BI的分子设计和光转化过程c) BI及其光产物Cy─BI的结构，以及提出的光活化机制d) 描述荧光、PDT和PTT光激活途径概念e) 目前通过抑制CHK1促进癌细胞凋亡的策略

图1. BI的体外光物理性质和光转换机理

图2. BI和Cy─BI通过抑制CHK1诱导细胞凋亡

图3. BI的体内成像

图4. 静脉注射BI(400μm，50μL)后小鼠体内成像

图5. 原位注射BI和激光照射治疗后，连续制作HeLa荷瘤裸鼠体内荧光图像6天

总之，作者提出了一个自由基参与的二聚体机制来解释共轭主链的形成。

光激发BI分子具有较高的ISC效率和HAT过程，从而通过三重态和H转移过程高效生成碳中心自由基和O。重要的是，光能转化的Cy─BI具有强大的近红外吸收强度和近红外荧光，能够以高空间和时间分辨率清晰地显示复杂的O相关生物过程。此外，与常见的i型有机光敏剂依赖O产生ROS不同，BI被证明是一种强大的自由基来源，因此在未来的临床治疗中可能会克服缺氧不敏感的障碍。不仅如此，光激活产物Cy─BI在肿瘤小鼠模型中表现出优异的PCE，PTT效率高达90.9%。Western Blot结果显示，BI及其光激活产物Cy─BI对CHK1均有明显的抑制作用，从而导致细胞周期阻滞在S期和G2/M期，最终导致细胞凋亡死亡。PDT、PTT和凋亡途径的联合作用增强了肿瘤抑制的协同作用。本文所描述的以前未报道的有前途的方法将为发展光控生物成像和治疗提供有价值的途径。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202314021

来源：材料宝盒

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