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  近紅外光激發(fā)的光熱治療可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)癌癥治療手段的不足。但是目前常用的近紅外有機(jī)光熱分子（如花菁類等）的光穩(wěn)定性差，其光降解會(huì)影響納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和光熱轉(zhuǎn)化效率。因此，開(kāi)發(fā)一種兼具高穩(wěn)定納米結(jié)構(gòu)和高光熱轉(zhuǎn)化效率的新型近紅外有機(jī)光熱試劑，將有效提高腫瘤的治療效率及醫(yī)學(xué)安全性。

  近日，北京化工大學(xué)尹梅貞教授課題組報(bào)道了水溶性近紅外萊啉系光熱分子Quaterrylenediimide（QDI），其具有較高光熱轉(zhuǎn)化效率（64.7 ± 4%）以及近紅外吸收的特性（808 nm），重點(diǎn)研究了其光診療（光聲成像和光熱治療）性能，并進(jìn)一步評(píng)價(jià)了其癌癥治療應(yīng)用以及生物安全性。該課題組前期曾報(bào)道以萊啉系Terrylenediimide（TDI）、Perylenediimide（PDI）為核的光熱試劑，分別發(fā)表于ACS Nano (2017, 11, 3797–3805)及Sci Bull (2018, 63, 101-107) 等雜志。

  該工作發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.，題為“A Water-soluble, NIR-absorbing Quaterrylenediimide Chromophore for Photoacoustic Imaging and Efficient Photothermal Cancer Therapy”，DOI: 10.1002/anie.201810541 & DOI: 10.1002/ange.201810541。北京化工大學(xué)博士生劉暢為第一作者，尹梅貞教授為通訊作者。

  如圖1所示，通過(guò)拓展Perylenemonoimide（PMI）分子的π-共軛度制備QDI，具有近紅外吸收（600 nm-1000 nm），運(yùn)用大分子修飾策略，在“核”周圍引入拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)水溶性“外殼”P(pán)EG，提高生物相容性及延長(zhǎng)體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。在親疏水及π-π作用力驅(qū)動(dòng)下，QDI大分子可以在水溶液中自組裝成超小納米膠束（10.8 ± 1.4 nm），有利于腫瘤組織深層滲透及體內(nèi)有效代謝。在激光照射后實(shí)現(xiàn)高效的光熱升溫性能，在生物實(shí)驗(yàn)中，表現(xiàn)出優(yōu)異的光聲信號(hào)，高效的光熱治療效果及可靠的生物安全性。

圖1 光診療試劑QDI-NPs的設(shè)計(jì)思路

  在近紅外808 nm激光輻射下，QDI具有比大多數(shù)有機(jī)光熱試劑高的光熱轉(zhuǎn)化效率64.7±4%。隨后在細(xì)胞及活體水平驗(yàn)證了QDI作為一種新型近紅外光熱分子對(duì)癌癥的光聲成像和光熱治療效果。QDI-NPs被動(dòng)靶向到小鼠腫瘤組織過(guò)程中，通過(guò)光聲成像監(jiān)測(cè)藥物在腫瘤組織的代謝動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，并成功實(shí)現(xiàn)了腫瘤位置，形狀，尺寸等信息的可視化。在最佳藥物富集時(shí)間實(shí)施激光治療后，小鼠在觀察期內(nèi)，完全治愈并且恢復(fù)健康，見(jiàn)圖2。

圖2 光診療試劑QDI-NPs的性能表征及生物應(yīng)用

（A）不同濃度的QDI-NPs在PBS中的光照升溫曲線。

（B）QDI-NPs與細(xì)胞共培養(yǎng)的光照毒性。

（C）光熱治療后各組分小鼠腫瘤照片。

（D）尾靜脈注射QDI-NPs后，不同時(shí)間小鼠腫瘤組織光聲信號(hào)強(qiáng)度圖片（左）及36h腫瘤組織3D光聲信號(hào)圖片（右）。

他們制備的QDI光熱納米藥物具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

  1、超小、可控且穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)和高生物相容性，有利于腫瘤組織深層滲透和從體內(nèi)有效代謝；

  2、近紅外吸收及高的光熱轉(zhuǎn)化效率，能穿透更深層組織及降低藥物劑量和激光輻射對(duì)生物體帶來(lái)的二次損害；

  3、優(yōu)異的光穩(wěn)定性及較強(qiáng)的光聲信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)腫瘤的光診療一體化研究。

  該研究工作不僅為開(kāi)發(fā)新型有機(jī)光熱試劑提供了思路，還豐富了現(xiàn)有光熱試劑的種類，為科學(xué)研究和臨床使用提供了更多的選擇和借鑒。

文章信息：

1. Chang Liu,Shaobo Zhang, Jianhao Li, Jie Wei, Klaus Müllen and Meizhen Yin*, A Water-soluble, NIR-absorbing Quaterrylenediimide Chromophore for Photoacoustic Imaging and Efficient Photothermal Cancer Therapy, Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201810541

2. Shaobo Zhang, Jianhao Li, Jie Wei, Meizhen Yin*, Perylenediimide Chromophore as An Efficient Photothermal Agent for Cancer Therapy, Sci. Bull., 2018, 63(2): 101-107.

3. Shaobo Zhang, Weisheng Guo, Jie Wei, Chan Li, Xing-Jie Liang*, and Meizhen Yin*, Terrylenediimide-Based Intrinsic Theranostic Nanomedicines with High Photothermal Conversion Efficiency for Photoacoustic Imaging-Guided Cancer Therapy, ACS Nano, 2017, 11 (4): 3797–3805.

文章鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201810541

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b08720

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927317306345