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【中国好声音】Adv Mater | 唐本忠院士团队合作开发新的小分子，用于原位乳腺癌治疗

01月15日

来源：iNature

“一对多光热疗法”是指一种单一成分同时表现出多种光学成像和治疗模式，因其在癌症治疗中的优异性能而引起了极大关注。因在平衡不同竞争能量耗散途径方面的优势，聚集诱导发射发光体（AIEgens）已被证明是构建一对一多模式光热敏试剂的理想模板。然而，据作者所知，尚未有研究报道可以被第二近红外（NIR-II，1000-1700 nm）光触发的全面AIEgens。

2024年1月2日，香港中文大学唐本忠、深圳大学王东及张志军共同通讯在Advanced Materials在线发表题为“An Nir-Ii Excitable Aie Small Molecule with Multimodal Phototheranostic Features for Orthotopic Breast Cancer Treatment”的研究论文，鉴于NIR-II激发光的深层组织穿透性和较高的最大曝光限度，该研究首次报道了一种NIR-II激光可激发的AIE小分子（BETT-2），其能够充分利用AIEgens在单分子促进多功能性方面的优势，同时最大化分子的供体-受体强度和构象扭曲，使BETT-2具有多模态光热特性。

体外和体内评价结果表明，BETT-2纳米颗粒在NIR-II光驱动荧光-光声-光热三模态成像引导的原位小鼠乳腺肿瘤的光动力-光热协同治疗中效果显著，为开发NIR-II激光可激活的“一对多”光热系统提供了思考方向。

光热疗法依赖于光照射时材料不同激发态的能量耗散，其具有侵入性可忽略、时空可控性、高效性和全身毒性最小等多个固有优点，被认为是治疗大范围浅表和局部肿瘤的有力工具。多模态光热疗法作为光热疗法的一个特殊类别，同时涉及荧光成像（FLI）、光声成像（PAI）、光热成像（PTI）、光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）等多个方面，能够避免各种光热疗法自身局限性并将其优点整合，显著提高治疗效果。目前，有两种构建多模式光热治疗药物的策略。与将多种具有独立功能的组分结合到一个平台的传统方法相比，单一组分表现出多种光热性能的一体化优势，并因其明确的组成结构、简单的制备方法、高度重现性和优异的生物相容性而引起广泛关注。

实现基于单分子的“一对多”热疗法的关键点是平衡激发态有机分子的多个能量消耗通道，包括FLI模态相关的辐射衰减、PDT模态相关的系统间交叉（ISC）路径以及PAI、PTI、PTT模态相关的非辐射热失活。因此，聚集诱导发射（AIE）活性发光体（AIEgens）作为一类与运动相关的分子，结构中存在丰富的运动基团，可以平衡不同能量耗散过程已有研究表明，剧烈的分子内运动可以通过产热消耗激发态能量；相反，限制分子内运动可以使吸收的能量流向辐射衰变和ISC过程。对于红移波长，大多数AIEgens具有广泛的π共轭分子骨架，从而具备强疏水性。将离子加载到由两亲性基质形成的纳米载体的疏水腔中是最简单和最常用的方法，使其具有良好的水分散性来满足生物应用。除此之外，纳米载体还可以作为一个平衡AIEgen能量耗散的优良平台，从而建立多模式的光热系统。虽然AIEgens的分子内运动可能受到一定程度的限制，但由于其螺旋桨状扭曲构象，分子间堆积相对松散，故其在颗粒内聚集体中仍然活跃。因此，几种基于单分子AIEgen的“一对多”纳米诊断试剂已成功开发并应用于癌症治疗。

然而，现有的AIE多模式光治疗通常采用波长在第一近红外（NIR-1，700-900 nm）窗口的激发光，但其分子吸收相对较短，严重阻碍了在深层肿瘤中的诊断应用。NIR-II激光比NIR-I激光穿透组织的深度更深，且该光谱区中光-组织相互作用的显著降低，因而由第二近红外（NIR-II，1000-1700 nm）光触发的全方位光热疗法将更具临床应用效果。此外，NIR-II激光对生物组织的激发功率密度明显提高，为优化光热性能提高了有利条件。由于组织背景干扰最小，FLI和PAI的信噪比和图像质量显著提高。鉴于此，充分利用AIEgens来构建NIR-II可激发的“一对多”光热疗法具有重要意义。

该研究首次开发了一种具有多模态光热特性的NIR-II激光可激发的AIE小分子（BETT-2），充分利用了AIEgens在单分子多功能性方面的优势，同时最大化分子供体-受体（D/A）相互作用强度和构象扭曲。具体来说，将具有高度扭曲构型的转子型四苯基乙烯-三苯胺（TPE-TPA）作为强电子给体，TPE-TPA上附加的甲氧基增强了给电子能力，并在聚集状态下作为间隔基延长了分子间距离。此外，硒代二唑并[3，4f]苯并[c][1，2，5]噻二唑（SBTD）是一种非常缺电子的单元，将其作为BETT-2的电子受体能够实现显著的红移吸收和波长发射。值得注意的是，3，4-亚乙基二氧噻吩（EDOT）具有相当大的空间位阻效应，将其作为π桥和协同电子给体能够放大整个分子骨架的扭曲程度。

通过将BETT-2 SBTD中的硒原子替换为硫原子，合成相应的控制分子BETT-1来更好地探索构效关系。在生物相容性两亲性聚合物的辅助下，所制备的BETT-2纳米颗粒（NPs）在1064 nm激光的激发下，表现出明显的近红外荧光、强活性氧生成能力和高光热转换效率。小鼠原位乳腺癌肿瘤模型实验中，BETT-2纳米颗粒展示出优异的NIR-II光触发NIR-II FLI-PAI-PTI三模态成像引导的协同PDT-PTT效应，且生物安全性良好，对于开发能够实现临床转化的高性能光热剂具有重要意义。

参考文献

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202309748

责任编辑：肿瘤资讯-elva
排版编辑：肿瘤资讯-张薪媛