华中科技大学李忠安、刘奕静Nat Commun阴离子五甲菁的聚集控制实现激发波长选择性 NIR-II 荧光成像引导的光动力治疗

文摘   2025-01-18 19:43   福建  

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原文链接:10.1038/s41467-024-55429-x

近红外 (NIR)-II 荧光成像引导光动力疗法 (PDT) 在深层组织肿瘤的精准诊断和治疗方面显示出巨大的潜力;然而,其性能受到光敏剂不良聚集以及荧光发射和活性氧 (ROS) 生成之间的竞争关系的严重限制。

在此,华中科技大学李忠安、刘奕静团队报告了一种用于高性能 NIR-II 荧光成像引导 PDT 的阴离子五甲菁 (C5T) 光敏剂的实例。通过反离子工程方法,合成了用寡乙二醇链修饰的三苯基膦阳离子 (Pco) 并用作 C5T 的反离子,通过优化染料的两亲性和增强菁-反离子相互作用,可以有效抑制所得 C5T-Pco 的过度和无序聚集。在总体水平上实现了荧光特性和 ROS 生成的动态调节,在 760 nm 光照射下产生令人印象深刻的 I ROS 生成,同时伴随着在 808 nm 激发的高效 NIR-II 荧光发射。因此,激发波长选择性 NIR-II 荧光成像引导 PDT 已成功应用于雌性小鼠的肿瘤诊断和治疗。相关研究成果发表于《Nature Communications》上

图文解析

1 | 本研究的示意图。a 阴离子菁 C3T-PcC5T-Pc C5T-Pco 的分子结构。示意图分别说明了链延伸 (b) 和反离子工程 (c) 对非聚集和聚集荧光性质的影响。d 改变激发波长对 ROS 生成和 PL 强度的影响。e 在良好控制的聚集状态下对阴离子五甲川菁进行 NIR-II 荧光成像引导光动力治疗的示意图。

2 | C5T-Pc C5TPco 的光物理性质和理论模拟。5 µM C5T-Pc C5TPco THF 溶液和 THF/H2O 混合物(1/99V/V)中的吸收光谱(a)和 PL 发射光谱(b)。c 5 µM C5T-Pc C5T-Pco THF/H2O 混合物中的最大峰的相对 PL 强度图取决于 fw5 µM C5T-Pco 在不同溶剂中的吸收光谱(d)和 PL 光谱(e),TOL:甲苯;DCM:二氯甲烷;THF:四氢呋喃;DMSO:二甲基亚砜。f C5T-X PcoBr 的归一化红外透射光谱。g 基于 DFT 方法计算的 C5T-Pco 静电表面电位分布。 h 基于 MD 模拟计算的纳米限制条件下 C5T-Pco 的聚集行为。i J 值分布与 C5T-Pco 聚集体的距离。j 具有高 J 值的 C5T-Pco J-二聚体的两种堆积模式。(λex = 700 nm)。

3 | C5T-Pc C5T-Pco 溶液的光物理特性。THF 溶液中 C5T-Pc C5T-Pco 的归一化浓度依赖性吸收光谱 (ab) 和浓度依赖性 PL 发射光谱 (cd)EtOH溶液中的 5 µM C5T-Pco (e)EtOH/H2O 混合物 (1/9, V/V) 中的 C5T-Pc (f) C5T-Pco (g) 在白光照射 (0.1 W cm−2) 不同时间下的吸收光谱。(λex = 700 nm)

4 | C5T-Pc C5T-Pco NPs 的光物理特性。

5 | C5T-Pc C5T-Pco NPs ROS 生成。

6 | C5T-Pc C5T-Pco NPs NIR-II 荧光图像。在不同时间点(λex = 808 nm1100 nm 长通滤光片,100 ms 曝光时间)对肿瘤小鼠进行瘤内注射(a30% 激光强度)和静脉注射(b80% 激光强度)后的照片和 NIR-II 荧光图像。结果代表 n = 3 个独立实验。

7 | C5T-PcC5T-Pco NPs体内抗肿瘤治疗效果。

8 | C5T-Pc C5T-Pco NPs 的生物安全性评估。

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