近日，我院王建國教授團隊在癌症光診療研究中取得新進展，相關成果在國際頂級期刊Angew. Chem. Int. Ed.上發表，題目為 “A Highly Water-Soluble Aggregation-Induced Emission Luminogen with Anion-π⁺ Interactions for Targeted NIR Imaging of Cancer Cells and Type I Photodynamic Therapy” (論文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202307776)，論文第一作者為我院博士研究生劉玲秀，通訊作者為我院王建國教授和姜國玉副教授，澳门京葡娱乐网為該論文第一單位。

腫瘤細胞異常增殖、凋亡及腫瘤血管畸形引起的腫瘤缺氧被認為是導緻腫瘤光療效果有限的主要因素之一。更糟糕的是，光動力治療（PDT）對氧氣的消耗加重了腫瘤乏氧，進一步影響整體治療效果。I型光敏劑（PSs）的低氧依賴性使其成為治療實體腫瘤的熱門選擇，然而大多數的光敏劑存在水溶性差、發射波長短、穩定性差、無法區分癌細胞和正常細胞等缺點，限制了其在臨床治療中的應用。因此，如何開發高水溶性近紅外I型PSs是該領域亟待解決的重要問題。

近年來，研究者們主要通過将PSs封裝在兩親性聚合物、脂質體、蛋白質等中形成納米顆粒來改善其水溶性。然而，納米粒子面臨着體内循環不穩定、可重複性差、載藥效率低和藥物釋放不可控的問題。此外，納米粒子的緊密包封不僅導緻内部氧氣不足，還阻礙了活性氧（ROS）的擴散導緻療效降低。雖然在分子中引入多個季铵鹽或磺酸鹽可以有效地改善PSs的水溶性，但存在合成步驟複雜、分離困難等問題。因此，開發一種簡便的方法來獲得高水溶性近紅外I型PSs，在癌症診療中具有巨大的應用潛力。近日，我校澳门京葡娱乐网王建國教授、姜國玉副教授課題組利用陰離子-π⁺相互作用的獨特結構特征，通過陰離子交換策略成功地開發了一種具有近紅外發射的高水溶性I型AIE光敏劑（DPBC-Br）用于癌細胞的光動力治療。

圖1. 高水溶性近紅外I型AIE光敏劑的設計策略及應用優勢

首先，為了獲得具有近紅外發射的高水溶性的I型AIE光敏劑，王建國教授團隊分别以對甲基苯磺酸根離子（OTs^-）、碘離子（I^-）和溴離子（Br^-）為陰離子合成了一系列陰離子-π⁺型AIE光敏劑（DPBC-OTs、DPBC-I和DPBC-Br）。其中，DPBC-Br具有最優異的水溶性，在PBS中的飽和濃度高達7.3 mM，顯著高于商業化染料吲哚菁綠（ICG）的2.7 mM，不需借助有機溶劑助溶或者制成納米顆粒即可用于生物環境中，這使得DPBC-Br成為一種理想的光療試劑。細胞成像實驗表明，DPBC-Br對溶酶體和線粒體具有雙重靶向性，并具有顯著的抗光漂白能力。此外，DPBC-Br顯示出對癌細胞的特異性識别，以及I型ROS的産生能力。因此，它最終能夠實現癌細胞的靶向成像和特異性消融，同時在常氧和乏氧條件下對正常細胞保持較高的安全性。小鼠體内的近紅外成像引導的I型光動力治療也成功實現。

圖2. 高水溶性近紅外I型AIE光敏劑光物理化學性質測試

圖3. 高水溶性近紅外I型AIE光敏劑活體成像、腫瘤消融及安全性評價

總之，這項工作基于陰離子-π⁺相互作用，合理構建了優異水溶性的I型PS，與常規的納米顆粒相比，具有更高的重複性和可控性，有望克服傳統PSs的疏水性、易光漂白、高氧依賴性和缺乏選擇性等瓶頸，在臨床PDT中具有很大的應用前景。

該研究得到了國家自然科學基金、内蒙古自治區“草原英才”、内蒙古自治區自然科學基金、内蒙古自治區科技領軍人才團隊、内蒙古自治區科技攻關計劃和澳门京葡娱乐网“駿馬計劃”等項目的資助。

通訊作者簡介：

王建國：澳门京葡娱乐网教授，博士生導師。2014年畢業于中國科學院化學研究所，獲理學博士學位；2016-2018年香港科技大學博士後。入選教育部青年人才計劃、内蒙古自治區傑出青年、内蒙古自治區“草原英才”青年領軍人才、内蒙古自治區“草原英才”、内蒙古自治區科技創新領軍人才團隊負責人、江西省傑出青年、澳门京葡娱乐网“駿馬計劃”、澳门京葡娱乐网青年科技人才培育計劃等人才計劃。主要從事有機光電功能材料研究，以第一作者或通訊作者在國際刊物Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Aggregate等上發表研究論文50餘篇，獲授權發明專利21項。主持國家自然科學基金面上、青年等基金項目20餘項。現為《Aggregate》、《發光學報》、《集成技術》青年編委/編委，中國人體健康科技促進會臨床微生物與感染精準檢驗專業委員會常務委員。

姜國玉：副教授，碩士生導師，中國化學會會員，内蒙古自治區第十批“草原英才”，江西省傑出青年基金獲得者。主要從事有機光電功能材料研究工作（包括近紅外熒光材料的設計合成、光動力抗菌/抗癌研究等）。主持國家自然科學基金（3項）等各類項目11項。近五年，以第一作者或通訊作者在國際刊物Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Aggregate、ACS Nano等上發表研究論文上發表SCI論文30餘篇，獲授權發明專利15項。參與編寫《Handbook of Aggregation-Induced Emission》（Wiley Press）英文專著第11章。