近日，彭孝軍院士團隊研究成果在《advanced functional materials》上發(fā)表，文章標(biāo)題為“Synergistic Inter- and Intramolecular Aggregation of Dimeric Cyanine Dyes Affords Highly Efficient In Vivo Self-Delivery and Photothermal Therapy”。該研究詳細(xì)地描述了一種新型的光熱療法策略，從分子設(shè)計到體內(nèi)外的實驗驗證，展示了其在抗癌治療中的潛力。
光熱療法作為一種有前途的抗癌治療策略，依賴于開發(fā)具有強大體內(nèi)傳遞能力和治療效果的光熱劑（Photothermal Agents, PTAs）。然而，目前缺乏有效的分子設(shè)計方法來實現(xiàn)高性能的PTAs。
該研究提出了一種策略性設(shè)計的二聚七甲基菁(Cy7)分子，通過鄰位/間位/對位-苯基二硫醇共價連接，這些設(shè)計促進了在水中自發(fā)的納米粒子組裝，這歸因于有效的分子間聚集，增強了體內(nèi)傳遞。此外，分子內(nèi)Cy7單元之間的聚集促進了優(yōu)越的光熱轉(zhuǎn)換效率（PCE），對于間位二聚體可高達74.1%。值得注意的是，對位二聚體變體不僅實現(xiàn)了高達61.1%的高PCE，而且還展示了最有效的藥代動力學(xué)特性，導(dǎo)致體內(nèi)無與倫比的抗癌效果。這種雙重聚集策略，利用分子間和分子內(nèi)的動態(tài)，為二聚體Cy7提供了卓越的自我傳遞能力和光熱效果，為下一代光熱療法提供了一種有希望的方法。
 
文中研究單體與二聚體分散在水中時的行為，使用動態(tài)光散射（DLS）和透射電子顯微鏡（TEM）對水分散的二聚體進行進一步表征。研究結(jié)果表明二聚體Cy7自發(fā)地組裝成平均直徑約為100納米的球形結(jié)構(gòu)，并且在模擬生理條件下（10%FBS的細(xì)胞培養(yǎng)基）也具有穩(wěn)定性。
 
實驗結(jié)果表示，二聚體Cy7的熒光量子產(chǎn)率為Φf < 0.3%，較單體顯著降低；二聚體Cy7的熒光猝滅主要是通過非輻射衰減（即熱產(chǎn)生）實現(xiàn)的、二聚體Cy7的光熱療法（PTT）效率顯著高于單體Cy7和ICG。
 

二聚體Cy7染料中強大的PET傾向有助于它們的光穩(wěn)定性，并維持它們隨時間的光熱效率。由于熒光猝滅導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)壽命減少，使這些染料不易光漂白。
 
體外光療實驗結(jié)果表明，二聚體具有良好的生物相容性，并且不同程度上表現(xiàn)出比單體具有更強的光毒性，其中，幾乎所有用間二聚體處理的4T1細(xì)胞都在照射后死亡，這突顯了這些特定二聚體的強大光療能力。
 
體內(nèi)藥代動力學(xué)結(jié)果顯示，二聚體Cy7在體內(nèi)的循環(huán)增強。利用二聚體Cy7的顯著光熱效應(yīng)，采用光聲成像檢測其體內(nèi)腫瘤積聚，注射后第12小時觀察到二聚體Cy7的峰值光聲信號，對二聚體在腫瘤組織中表現(xiàn)出最強光聲強度。
 
體內(nèi)抗腫瘤實驗顯示，對二聚體顯示出最顯著的抗腫瘤活性，腫瘤體積幾乎沒有增加。
該研究成功開發(fā)了一種新型二聚體Cy7光熱劑，通過分子內(nèi)和分子間聚集的協(xié)同作用，實現(xiàn)了高效的體內(nèi)自我傳遞和光熱療效，其中對位二聚體展現(xiàn)出了最佳的穩(wěn)定性和抗癌效果，為光熱療法提供了一種有希望的新一代治療策略。
 
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202316452
 
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