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  光動力治療（PDT）作為一種常見的癌癥治療方法，利用可見光或近紅外光激活光敏劑并將氧氣轉(zhuǎn)化成活性氧，從而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。由于激發(fā)波長短，近紅外光的穿透深度小于4 mm。而放療（RT）采用高劑量的X射線作為激發(fā)源來殺死癌細(xì)胞和縮小腫瘤，卻不受穿透深度的限制。閃爍體是一種可以將X射線轉(zhuǎn)換為紫外/可見光的材料，在裝載各種光敏劑（PSs）后可以實(shí)現(xiàn)X射線誘導(dǎo)的PDT（放射動力療法，RDT）。但是，基于閃爍體的RDT過程很復(fù)雜，涉及到入射輻射，電子-空穴對，發(fā)光離子和相鄰PS之間的能量轉(zhuǎn)換。而由具有高原子序數(shù)的金屬離子和PS構(gòu)成的金屬有機(jī)骨架納米材料（NMOF）可以將從X射線吸收的能量通過光電子的非彈性散射的方式直接轉(zhuǎn)移到配位的PS上，從而激活PS來實(shí)現(xiàn)RDT。到目前為止，已發(fā)表的由Hf^{4 +}和傳統(tǒng)PS構(gòu)成的NMOF主要表現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)，并且不同的層之間很容易彼此融合和堆疊，這將導(dǎo)致熒光猝滅和單線態(tài)氧（SO）產(chǎn)率降低。另一方面，沒有表面修飾的NMOF，僅僅局限于局部的瘤內(nèi)注射來實(shí)現(xiàn)RT和RDT。

圖1. Hf-AIE CPN的合成與修飾過程示意圖。

  傳統(tǒng)PS在納米顆粒中因?yàn)棣?π堆積作用會導(dǎo)致發(fā)射猝滅和SO減少，從而導(dǎo)致不理想的診療效果。這種現(xiàn)象稱為聚集導(dǎo)致的猝滅（ACQ）效應(yīng)。隨后，人們設(shè)計(jì)了具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的PS（AIE PS）來有效避免上述缺點(diǎn)。這種AIE PS主要得益于分子間距離控制得當(dāng)和聚集狀態(tài)下分子內(nèi)運(yùn)動受限。然而，由于AIE PS的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)策略，使得AIE PS的激發(fā)波長仍然局限于短波長范圍。因此，該團(tuán)隊(duì)通過AIE PS與高原子序數(shù)Hf離子的配位作用制備了一種新的配位聚合物納米顆粒（CPN），并利用X射線作為激發(fā)源，實(shí)現(xiàn)了有效的RDT從而解決了AIE PS激發(fā)波長短的先天缺陷。

圖2. Hf-AIE-PEG-DBCO的活體治療機(jī)理。

  在該體系中，Hf⁴⁺不僅可以用作放射增敏劑來吸收X射線并沉積輻射能量來增強(qiáng)RT，還可以作為能量轉(zhuǎn)換器將從X射線吸收的能量傳遞到TPEDC-DAC（AIE PS）來實(shí)現(xiàn)RDT。經(jīng)過表面修飾后，Hf-AIE-PEG具有良好的生物相容性。此外，為了增強(qiáng)CPN在腫瘤的富集并延長其在腫瘤的滯留時間，該團(tuán)隊(duì)在體系中應(yīng)用了生物正交點(diǎn)擊化學(xué)，將二苯并環(huán)辛炔修飾的CPN（Hf-AIE-PEG-DBCO）與通過糖代謝工程技術(shù)在細(xì)胞膜上形成的疊氮基團(tuán)偶聯(lián)。在靜脈注射Hf-AIE-PEG-DBCO后，由于X射線的高穿透性，生物正交輔助RT和RDT組合療法實(shí)現(xiàn)了對癌細(xì)胞的有效殺傷，而未表現(xiàn)出明顯的生物毒性。

  以上成果發(fā)表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2021, 2007888)上。論文的第一作者為新加坡國立大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系博士后劉晶晶，通訊作者為劉斌教授，共同通訊作者為蘇州大學(xué)劉莊教授。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007888