南通大学江苏特聘教授姚勇团队：柱芳烃联姻A–D–A型稠环小分子用于肿瘤高效光热和光动力联合治疗

导语

近日，南通大学化学化工学院江苏特聘教授姚勇教授课题组首次将A–D–A型稠环小分子光敏剂成功负载于由两亲性柱芳烃自组装构筑的囊泡型纳米载体中，开发了一种新型纳米药物用于肿瘤高效光热和光动力联合治疗。相关成果发表在Science China Chemistry, 2022, 65, 1134-1141。

前沿科研成果

柱芳烃联姻A–D–A型稠环小分子用于肿瘤高效光热和光动力联合治疗

鉴于当前所报道的A–D–A型小分子光敏剂普遍难以兼具高光热转化效率和高光动力活性等问题，作者开发了一种具有高光热转化效率和双重光动力活性（I型/II型）的新型A–D–A型小分子光敏剂DPIC。同时，考虑到该类光敏剂当前所使用的纳米载体存在着药物负载率低及水溶性差等问题，作者首次提出将两亲性柱芳烃自组装构筑的超分子囊泡作为光敏剂DPIC的纳米载体，为此作者合成出了一种新型双聚乙二醇侧链修饰的两亲性柱芳烃WP5-2PEG。通过分子自组装构建出了具有良好水溶性和均一球形形貌的纳米药物粒子DPIC NPs，药物负载率接近70%。

接着作者研究了DPIC NPs的光热转化效率和ROS产生能力，研究发现DPIC NPs不仅在808 nm激光照射下表现出了55%的光热转化效率，并且在980 nm激光照射下也表现出了良好的光热转化效率。在光动力活性方面，DPIC NPs同时表现出了I型/II型光动力活性。作者分别使用SOSG和APF作为荧光探针证实DPIC NPs在激光照射下能够同时产生单线态氧¹O₂和羟基自由基∙OH，同时在细胞层面上证实了¹O₂和∙OH的产生。

图1. (a) 不同浓度的DPIC NPs水溶液在激光照射下（808 nm, 1.5 W/cm²）的温度变化曲线；(b) 不同浓度的DPIC NPs水溶液在激光照射下（808 nm, 1.5 W/cm²）的红外热成像图；(c) DPIC NPs水溶液（200 μg/mL）在不同激光功率密度的激光照射下的温度变化曲线。（来源：Science China Chemistry）

图2 活性氧物种检测（来源：Science China Chemistry）

然后，作者在细胞层面上对DPIC NPs的抗肿瘤活性进行了验证，由于DPIC NPs水溶性好，纳米尺寸均一，其可以很好地被细胞摄取，因而相比于游离的单个DPIC分子表现出了更好的抗肿瘤活性。最后，体内实验表明，从尾静脉注射的DPIC NPs具有良好的生物相容性，在激光诱导下表现出较好的光热和光动力联合治疗效果。

图3 细胞死活荧光成像图（来源：Science China Chemistry）

综上所述，该团队提供了一种光治疗试剂设计新策略，为肿瘤高效光热和光动力联合治疗制备了一种具有较高光热转化效率和双重光动力活性（I型/II型）的纳米药物，为开发高效纳米药物用于肿瘤光热-光动力联合治疗提供了新的思路。该项工作以“Icing on the cake: combining a dual PEG-functionalized pillararene and an A-D-A small molecule photosensitizer for multimodal phototherapy”为题发表在Science China Chemistry, 2022, 65, 1134-1141。课题组卢冰副教授与2020级硕士研究生张哲诚为论文共同第一作者，张跃华正高级实验师与姚勇教授为论文共同通讯作者。

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姚勇教授简介

姚勇，男，博士，江苏省特聘教授，江苏省六大人才高峰高层次人才，江苏省科协青年人才托举人才，南通市优秀科技工作者。2015年博士毕业于浙江大学化学系，师从长江学者特聘教授，国家杰青黄飞鹤教授。2015-2017在美国犹他大学从事博士后研究，合作导师Peter. J. Stang教授。2017年底全职加入南通大学化学化工学院。迄今以第一作者和通讯作者论文在J. Am. Chem. Soc., Chem. Sci., Sci. China Chem., Biosens. Bioelectron等期刊发表论文80余篇，总引用超过3600次，单篇被引用最高370次，H_index = 32。目前主持国家自然科学基金和江苏省自然科学基金多项。

卢冰副教授简介

卢冰，本，硕，博均就读于苏州大学，2017年获得有机化学博士学位（导师：孙宏枚教授），2017年8月加入北京大学占肖卫教授课题组开展博士后研究工作，2020年5月进入南通大学化学化工学院任职，2021年7月破格晋升为副教授。主要从事功能有机小分子合成与应用等方面的研究。