光動力療法具有創(chuàng)傷小、適用性好、毒副作用低等特點,在疾病治療尤其是癌癥治療領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。光敏劑在特定波長的光輻照下,敏化氧氣產(chǎn)生具有生物毒性的活性氧物種,能夠殺滅癌細(xì)胞。然而,在接受光動力學(xué)治療后,體內(nèi)殘留的光敏劑往往需要較長時間才能完全代謝。殘留的光敏劑一旦暴露在光照下仍會表現(xiàn)出光毒性,從而對組織造成不同程度的損傷。如何在實施光動力學(xué)治療后使光敏劑及時失效,從而避免光敏劑殘留帶來的安全性問題,一直是光動力學(xué)療法需要解決的問題之一。
近日,清華大學(xué)張希教授、徐江飛副研究員及其團(tuán)隊利用超分子策略調(diào)節(jié)光敏劑的活性,構(gòu)筑了具有自降解性質(zhì)的超分子光敏劑,為實現(xiàn)高效安全的光動力學(xué)治療提供了新策略。他們通過主客體相互作用調(diào)節(jié)光敏劑的光物理和光化學(xué)性質(zhì),在提升光敏劑敏化氧氣產(chǎn)生活性氧物種效率的同時,也加速了光敏劑自身的氧化降解速率。在實施光動力學(xué)治療時,超分子光敏劑敏化產(chǎn)生的活性氧物種快速累積并引發(fā)細(xì)胞凋亡,同時光敏劑自身被氧化而不斷消耗,治療完成后光敏劑完全降解為不具有光活性的低毒物質(zhì)。
研究人員通過陽離子型氟硼吡咯光敏劑(BDP2IPh)與大環(huán)分子葫蘆[7]脲(CB[7])的主客體組裝,構(gòu)筑了超分子光敏劑BDP2IPh-CB[7]。研究表明,超分子光敏劑具有更長的三線態(tài)壽命,因而提升了其敏化氧氣產(chǎn)生活性氧物種的效率;同時,CB[7]的引入降低了光敏劑分子的氧化還原電位,使其更容易被氧化,加速了光照下光敏劑分子的氧化降解速率;此外,CB[7]能夠有效屏蔽光敏劑分子的正電荷和疏水端,從而降低了光敏劑的暗毒性。細(xì)胞實驗表明,超分子光敏劑對細(xì)胞的暗毒性顯著降低,而光照下的光動力學(xué)治療效果則保持高效;更重要的是,當(dāng)光動力學(xué)治療完成后,超分子光敏劑被及時降解,即使再次光照也不再表現(xiàn)出細(xì)胞毒性,從而避免了光敏劑殘留可能引起的副作用。
這一策略有望用于其它類型的商用或合成光敏劑,進(jìn)而構(gòu)筑一類高效低毒無殘留的超分子光敏劑,為解決光敏劑殘留的安全性問題、實現(xiàn)高效安全的光動力學(xué)治療提供新的策略。相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.并被選為VIP文章。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202012477
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