港中深唐本忠/华工高蒙、张云娇/桂中医刘锴 Angew：水相中稳定且红色发光阳离子自由基用于突变p53癌症诊疗

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相对于传统的电子闭壳层荧光团，阳离子自由基的基态与激发态能级差较小，有望发展为一类新型的红至近红外荧光团，在生物医学领域具有重要的应用潜力。然而目前文献中报道的绝大多数阳离子自由基的荧光量子效率很低，例如：经典的阳离子自由基Wurster's Blue在室温下的量子效率小于0.1%。另外，阳离子自由基在生理环境下易于发生亲核反应、自由基聚合反应等，严重限制了阳离子自由基在荧光成像中的应用。

近日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、华南理工大学高蒙副研究员、张云娇教授和广西中医药大学刘锴副研究员合作，以2,5-二甲基吡咯为核心骨架，通过修饰锌(II)-二甲基吡啶胺，制备了P-DPA-Zn化合物，进一步通过空气氧化，简便、高效地制备了水相中稳定且深红光发射的阳离子自由基P^•+-DPA-Zn，并成功将其用于突变 p53癌症诊疗（图1）。

图1发光阳离子自由基P^•+-DPA-Zn的制备及突变 p53癌症诊疗

阳离子自由基P^•+-DPA-Zn在水中的最大吸收和发射波长分别为600和673 nm，在水相中具有优异的化学稳定性，其发光效率受分子内运动影响，水相中量子效率为0.8%，硅胶薄层层析板上量子效率为3.6%。作者通过电子顺磁共振（EPR）波谱分析、理论计算等方法表征并验证了阳离子自由基P^•+-DPA-Zn的生成（图2）。

图2 P^•+-DPA-Zn的结构及光物理性质表征与理论计算分析

作者发现阳离子自由基P^•+-DPA-Zn具有癌细胞线粒体靶向富集能力，不仅可实现线粒体高信噪比荧光成像，还可用于线粒体靶向锌离子递送（图3），诱导线粒体氧化应激生成活性氧，促进突变p53蛋白与锌离子结合，进而通过泛素-蛋白酶体途径降解突变p53蛋白（图4）。相对于正常细胞和野生型p53癌细胞，P^•+-DPA-Zn可选择性降低突变p53癌细胞存活率，抑制其增殖与迁移，克服其化疗耐药性，消除突变p53的获得性功能（图5）。

图3 P^•+-DPA-Zn的线粒体靶向成像及锌离子递送

 图4 P^•+-DPA-Zn促进突变p53蛋白降解

 图5 P^•+-DPA-Zn选择性降低突变p53癌细胞存活率并消除其获得性功能

本研究首次制备了水相中稳定且深红光发射的吡咯阳离子自由基，为发光阳离子自由基的构建及生物诊疗应用提供了一种新策略。

以上研究成果以“A Water-Stable and Red-Emissive Radical Cation for Mutp53 Cancer Therapy”为题，在线发表于国际著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上 (10.1002/anie.202212671)。香港中文大学（深圳）唐本忠院士、华南理工大学高蒙副研究员、张云娇教授以及广西中医药大学刘锴副研究员为共同通讯作者，华南理工大学周子开硕士研究生与钱洁颖博士后为共同第一作者。

论文信息：

A Water-Stable and Red-Emissive Radical Cation for Mutp53 Cancer Therapy

Zikai Zhou,† Jieying Qian,† Kai Liu,* Yunjiao Zhang,* Meng Gao,* Ben Zhong Tang*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202212671

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202212671

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