太原理工大学|王华课题组:具有杂化局域与电荷转移特性的不对称花菁染料分子工程用于NIR-II成像引导的I/II型光动力治疗
第一作者：杨瑞雪，温雅婷（共同第一作者）
通讯作者：王华，李利平，张瑞萍
单位： 太原理工大学先进材料界面科学与工程教育部重点实验室；太原理工大学纺织工程学院；山西医科大学基础医学院；山西医科大学附属山西省人民医院放射科；山西白求恩医院（山西医学科学院，山西医科大学第三医院）；南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地（KOLED）及先进材料研究院（IAM）
摘要
传统花菁光敏剂在光动力治疗（PDT）中面临系间窜越（ISC）效率低、对缺氧敏感以及肿瘤滞留时间短等挑战。本研究报道了首例具有杂化局域与电荷转移（HLCT）特性的不对称D-π-A-D'构型花菁染料，以解决上述局限性。通过精确调控T2态的三重态激子，这些染料促进了从S1到T2态的高效系间窜越，并增强了活性氧（ROS）的生成。这些HLCT型花菁染料整合了电荷转移态以促进不依赖氧气的I型PDT（适用于缺氧肿瘤微环境），同时利用局域激发态维持高光致发光量子产率（PLQY）以实现可视化肿瘤治疗。其中，CyTY-3展现出卓越的双重I/II型PDT性能，其单线态氧产率为ICG的27.8倍，同时具有11.4%的高NIR-II PLQY用于高对比度成像。独特的离域电荷分布赋予其优异的肿瘤靶向能力和长达12天的超长滞留时间。体内实验中，CyTY-3纳米颗粒在808 nm激光照射下实现了99.01%的肿瘤抑制率，且具有良好的生物安全性。该HLCT策略为开发下一代光敏剂以克服缺氧肿瘤治疗的固有局限提供了强有力的平台。
文章亮点：
1. 首创HLCT型不对称花菁染料，突破传统光敏剂瓶颈： 首次设计合成了具有不对称D-π-A-D'构型的HLCT型近红外花菁染料（CyTY-1~3），以1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚鎓盐（TMIOS）为给电子单元（D）、二氧硼杂环戊烷（BF2dbk）为吸电子单元（A）、三苯胺（TPA）为辅助给电子单元（D'）。通过精确调控T₂态三重态激子，实现S1→T2的高效系间窜越（CyTY-3的kISC高达3.8×10⁷ s-1），同时利用大的ΔET2-T1（0.76 eV）抑制三重态-三重态湮灭（TTA），从根本上解决了传统花菁染料ISC效率低和TADF型光敏剂TTA猝灭的双重难题。
2. 协同I/II型PDT，克服肿瘤缺氧微环境限制： CyTY-3同时激活I型（电子转移产生O2-•和•OH）和II型（能量转移产生1O2）光动力途径，实现了不依赖氧气的高效ROS生成。EPR波谱和ROS捕获实验证实了三种活性氧（1O2、O2-•、•OH）的协同产生。在缺氧条件下（1% O2），CyTY-3仍能将4T1细胞活力降至18.9%，有效克服了传统II型PDT对氧气的依赖，为缺氧肿瘤治疗提供了新方案。
3. 高PLQY与超长肿瘤滞留实现精准诊疗一体化： CyTY-3兼具11.4%的高NIR-II PLQY（发射峰856 nm）和2.53×10⁵ M-1cm-1的高摩尔消光系数，支持高质量NIR-II荧光成像。其独特的离域电荷分布（正电荷MEP值43.5 kcal/mol，负电荷MEP值-62.0 kcal/mol）通过静电相互作用实现"电荷介导的自靶向"，无需辅助靶向配体即可在肿瘤部位实现长达12天的滞留，肿瘤内荧光强度为ICG的约15倍。
4. 体内抗肿瘤疗效显著，生物安全性优异： 在4T1荷瘤小鼠模型中，CyTY-3纳米颗粒经808 nm激光照射后，肿瘤逐渐变暗、坏死、结痂并最终完全消退，肿瘤抑制率达99.01%。H&E染色显示肿瘤组织出现显著形态损伤和广泛细胞死亡，而主要器官（心、肝、脾、肺、肾）未见明显坏死或炎症。14天生物安全性评估表明血常规及肝肾功能指标与生理盐水组无显著差异，证实了CyTY-3纳米颗粒可忽略的急慢性肝肾毒性。本文章所涉及的文献解读仅用于学术交流和知识普及，不涉及任何商业用途。所有内容均基于已发表的公开文献进行整理与翻译，版权归原作者及出版方所有。如果原作者或版权持有方认为该文章侵犯了您的合法权益，请及时与我们联系，我们将尽快处理并做出相应调整或删除内容。同时，欢迎各位自荐投稿或是私信联系我们，邮箱: xueyanguanlan@163.com。
