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Sens. Actuator B-Chem.
《Sensors and Actuators B-Chemical》（IF = 8.0）发表了川北医学院刘军教授和成都师范大学邓国平教授的最新研究成果，文章标题为“A Self-degrading and NIR-II emissive type I/II photosensitizer with synergistic photodynamic and photothermal properties for antibacterial and anticancer”。文中报道了一种新型光敏剂 TIDT，通过自组装形成纳米颗粒（NPs），具有自降解和 NIR-II 发射的特点，其优异的光敏性和光热性能能实现 I/II 型光动力治疗与光热治疗的协同作用，被成功应用于抗菌和抗肿瘤治疗，同时其显著的 NIR-II 荧光和光声性能也使其可用于肿瘤部位的 NIR-II 荧光和光声成像，实现成像引导的治疗。
文章重点
癌症和细菌感染是全球公共卫生的严重威胁。光动力疗法（PDT）作为一种非侵入式、便捷、低风险且具有广谱抗菌特性的治疗方法，被广泛认为是治疗各种肿瘤和细菌感染的有前景的方法。然而，其实际应用受到残留光敏剂引起的副作用和肿瘤缺氧导致的 ROS 生成不足的限制。因此，开发具有自降解能力、能在缺氧条件下发挥作用的新型光敏剂，对于提高 PDT 的效果和安全性至关重要。
图1.TIDT的结构及NPs用于抗菌和癌症光疗的光降解策略示意图。
作者通过将一个供电子的吲哚二噻吩基团置于两个吸电子的三氰呋喃之间，得到一种具有 A-D-A 分子骨架的新型光敏剂 TIDT，以实现 PDT 和 PTT 的协同作用。TIDT 通过自组装形成纳米聚集体，不仅具有优异的光敏性，而且具有优异的光热性能，并伴有清晰的 NIR-II 荧光和光声（PA）信号。进一步的研究表明，TIDT 纳米聚集体的光敏性来源于同时发生的 I 型和 II 型过程。通过负载两亲性水凝胶—DSPE-PEG 2000，可以进一步提高 NPs 的储存稳定性。此外，通过延长光照时间，利用光敏性产生的 ROS 氧化作用，TIDT 可以逐渐以单分散和聚集状态被光降解，从而降低其在代谢过程中的光毒性。文中进一步利用 TIDT 纳米聚集体的 I 型和 II 型光敏性和光热性能，成功地实现了 NIR-II 荧光和光声成像（PAI）引导的抗菌和抗肿瘤的应用。
图2. 水溶液中TIDT-PEG NPs的光物理性质。
TIDT 由吲哚二噻吩为供体核，两个三氰呋喃为受体组成。在共轭面两侧引入4个疏水烷基基团，通过防止 π -π 堆积和限制分子聚集来促进纳米聚集。将 TIDT 与两亲性 DSPE- PEG 2000 混合以获得 TIDT-PEG NPs，进一步提高了其稳定性。为了进一步探索光敏性的机制，利用 ROS 荧光探针证实了激光照射过程中 1O2、•OH 和 O2•− 的生成。其中，1O2 和 •OH 都能引起 TIDT-PEG NPs 的明显吸收变化，说明 TIDT-PEG NPs 的光降解源于其光敏性引起的 ROS 氧化。根据先前报道的方法，计算出 TIDT-PEG NPs 的光转换效率（PTC）为 50.5% 。
图3. TIDT-PEG NPs在不同条件下的抗菌情况。
为了探索 TIDT-PEG NPs 抗菌应用的可行性，文中分别选择革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为生物学靶点。首先用 660 nm 激光（0.4 W/cm2）照射 TIDT-PEG NPs 和细菌细胞的混合物 10 分钟，然后将溶液镀在Luria肉汤琼脂板上，结果表明，TIDT-PEG NPs 只有经过激光照射后才能抑制细菌生长。
图4. 4T1荷瘤小鼠的NIR-II荧光成像/光声成像。
考虑到有效的肿瘤治疗依赖于准确的成像引导检测肿瘤部位，文中还以4T1荷瘤小鼠作为肿瘤异种移植模型，在体内测试了 TIDT-PEG NPs 的 NIR-II 荧光成像和 PAI 能力。经尾静脉注射 TIDT-PEG NPs 溶液后，体内 NIR-II 荧光和 PA 信号均明显增强，肿瘤处同时出现明显的 NIR-II 荧光和 PA 信号，这一结果表明 TIDT-PEG NPs 可以主动靶向肿瘤部位进行成像。
综上所述，TIDT-PEG NPs 在 PDT 和 PTT 联合应用中表现出高效率的光热转换，通过补偿任何一种治疗方法的缺点实现了协同作用。TIDT-PEG NPs 的 I 型和 II 型光敏性和光热性能的结合已成功用于抗菌和抗肿瘤治疗，光热过程产生的 PA 信号也可通过肿瘤全身成像和局部成像来定位肿瘤。
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：
A Self-degrading and NIR-II emissive type I/II photosensitizer with synergistic photodynamic and photothermal properties for antibacterial and anticancer
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135346
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