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Adv. Funct. Mater.
《Advanced Functional Materials》（IF = 18.5）近日发表了青岛科技大学周现峰和卢迎习教授的最新研究成果，文章标题为“Synergistic Phototherapy Using Zwitterionic Crystalline Nanoaggregates of Orthogonal Donor–Acceptor Small-Molecule Dyads”。这篇文献提出了一种新型的纳米光敏剂——TCF-Cy7(Py)-TCF，它通过在小分子染料中引入正交电荷转移机制（SOCT-ISC），显著增强了光动力（PD）和光热（PT）性能，并且 TCF-Cy7(Py)-TCF 纳米聚集体在 NIR-I 和 NIR-II 窗口下展现出高信号对比率的多模态肿瘤成像能力，并在体内外实验中证实了其作为纳米光敏剂在协同光疗中的功效。这项研究通过独特的设计策略，为设计高性能小分子光敏剂提供了新的思路，有助于推动未来临床治疗的应用。
文章重点
癌症是全球主要死亡原因之一，传统治疗方法如手术、放疗和化疗存在诸多局限性，而光疗因其微创性和临床相对安全性而受到关注，光疗能够通过光敏剂和光热转换剂（PTCA）帮助消融肿瘤，但大多数光敏剂无法根据疾病微环境调节其活性氧（ROS）的生成水平，这可能会增加损坏正常组织的风险。而纳米光敏剂相较于传统光敏剂具有独特的优势，通过一系列结构设计、纳米载体选择等方法可以对靶向性等方面进行调控。因此，开发出新型纳米光敏剂来优化和增强癌症的光疗效果，提供更有效、更安全的癌症治疗手段，同时克服现有治疗方法的局限性是一个重要的研究领域。
图1. TCF-Cy7(Py)-TCF 的合成过程及其工作机制示意图。
文中成功开发了一种新型纳米光敏剂 TCF-Cy7(Py)-TCF，该光敏剂基于小分子染料，通过引入正交电荷转移机制（SOCT-ISC），显著提升了光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）的性能。TCF-Cy7(Py)-TCF 展现出了卓越的单线态氧量子产率（0.8%）和光热转换效率（55.06%），相较于传统光敏剂，这些特性使其在光疗效果上有了显著提升。此外，由于其两性离子的特性，这种纳米光敏剂在极低浓度下也能保持高稳定性，并且在多模态成像和协同光疗中表现出色，实现了精准的肿瘤定位和高效的治疗效果。在体内外实验中，TCF-Cy7(Py)-TCF 纳米聚集体证明了其在 NIR-I 和 NIR-II 窗口下的高成像对比度和优秀的抗肿瘤效果，同时显示出高生物相容性和低系统毒性。这些成果不仅为高性能小分子光敏剂的设计提供了新思路，也为临床癌症治疗提供了一种潜在的有效策略。
图2. TCF-Cy7(Py)-TCF 及其母体分子 TCF-Cy7-TCF 的光物理性质。
文中展示了 TCF-Cy7(Py)-TCF 及其母体分子 TCF-Cy7-TCF 的光物理特性，包括它们在不同溶剂中的紫外-可见-近红外吸收光谱、荧光光谱、电静势分布、分子轨道能级图以及飞秒瞬态吸收光谱，揭示了 TCF-Cy7(Py)-TCF 在电荷转移、吸收和荧光行为上的独特性质。
图3. 活体 TCF-Cy7(Py)-TCF 的多模态成像。
实验结果展示了 TCF-Cy7(Py)-TCF 纳米聚集体在体内的多模态成像效果，包括光声成像(OA)信号的时间依赖性、NIR-I 和 NIR-II 下的荧光成像，以及 TCF-Cy7(Py)-TCF 纳米聚集体在肿瘤积累和成像对比度方面的优势。
图4. TCF-Cy7(Py)-TCF 体内协同抗肿瘤光疗。
实验结果展示了 TCF-Cy7(Py)-TCF 纳米聚集体在体内抗肿瘤光疗中的效果，包括不同处理组小鼠的红外热成像、肿瘤部位的温度变化、肿瘤体积变化、组织切片的 H&E 和 TUNEL 染色结果，以及小鼠体重变化和血液、器官健康指标，从而证明了 TCF-Cy7(Py)-TCF 纳米聚集体在增强光热和光动力协同治疗效果、减少正常组织损伤以及提高治疗选择性方面的显著优势。
文章中光声成像部分的实验数据用的是 TomoWave 自主研发的 LOIS-3D 小动物全身 3D 光声成像系统。
论文信息：
Synergistic Phototherapy Using Zwitterionic Crystalline Nanoaggregates of Orthogonal Donor–Acceptor Small-Molecule Dyads
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202416317
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