光热疗法(photothermal therapy, PTT)因其低侵袭性、高时空选择性和周期短等特点在肿瘤治疗应用中具有广阔前景，利用光热剂吸收光能，将能量转化为热能杀死恶性肿瘤细胞。有机小分子光热剂具有良好的生物相容性，体内易代谢，在生物医学领域被广泛研究。但是部分小分子光热剂难溶于水，甚至不溶于有机溶剂，生物和光稳定性较差，体内循环半衰期短，极大地限制了进一步的临床应用。吕永钢教授团队设计并制备了一种新型的苯并噻唑基小分子光热剂，进一步成盐化处理后在水溶液中自组装成为氢键有机框架(hydrogen-bonded organic frameworks, HOFs)纳米光热剂用于高效的乳腺癌光热治疗。
此项研究首次通过四(4-氨基二联苯)甲烷(tetrakis(4-amidiniumphenyl)methane, TAM)与盐化后的4,4'-(苯并[1,2-d:4,5-d']双(噻唑)-2,6-二基)二苯甲酸(4,4'-(benzo[1,2-d:4,5-d']bis(thiazole)-2,6-diyl)dibenzoic acid, BBTDB)分子在温和的水溶液中自组装，制备了一种新型的纳米级HOFs (BT-nHOFs)。BBTDB分子是通过点击缩合反应高效合成，其具有良好的π-共轭平面结构，不溶于各种溶剂（例如N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲醇、乙醇、水等），极大地限制了后续的生物医学应用研究。因此，将BBTDB分子进行盐化处理，使其具有良好的水溶性。BBTDB分子在808 nm激光照射下表现出了优异的光热特性，制备的BT-nHOFs不仅保持了良好的光热性能和光稳定性，而且使光热转换效率显著增高到51.4% ± 3.6%。体内外实验表明，BT-nHOFs具有良好的生物相容性和降解性，可以靶向热敏感的线粒体，在肿瘤部位有效富集，从而通过PTT实现实体肿瘤组织的有效消融。此外，BT-nHOFs的三维多孔结构，可高效封装荧光染料，用于多模态成像引导的肿瘤精准治疗。本研究为难溶的光活性小分子在生物医学领域应用提供了新思路，为HOFs材料在临床应用中的研究奠定了基础。
该研究最近被Chemical Engineering Journal (SCI一区TOP期刊，IF = 15.1)接收，课题组青年教师胡烈锋博士为本论文的第一作者，吕永钢教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(U23A2070)、湖北省自然科学基金(2022CFA023)和纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室开放课题基金(FZ20230024)的资助。
参考文献：
Hu L. F., Cao J. K., Lv Y. G.*, A mitochondria-targeted biocompatible photothermal nanoscale hydrogen-organic framework for effective multimodal-imaging guided breast cancer therapy, Chemical Engineering Journal, in press, 2024.
