研究进展:光热疗法是一种很有前途的治疗方法,其中光热剂利用可见光或近红外光在肿瘤组织内产生局部热量并杀死病理细胞。在过去的几年里,包括无机材料、共轭聚合物纳米粒子和有机小分子在内的各种近红外吸收光热剂(PTAs)被开发出来,以促进高效产热。特别是,具有NIR-II(1000-1700nm)吸收能力的PTAs引起了极大的关注,因为与NIR-I(700-000nm)吸收的PTAs相比,它们对健康组织的光毒性最小,组织穿透更深。尽管通过加强D-A共轭或扩展多环,成功设计并合成了大量NIR-I吸收分子,但在1000 nm以上具有优越消光能力的有机小分子仍然很少。
解决方案:作者报道了一种硼二氟化物桥联的氮杂富烯配合物BAF4,作为一种新型的小分子有机NIR-II吸收PTA(图1)。利用供体-受体-供体(D-A-D)结构和活跃的分子内运动,BAF4表现出强烈的近红外吸收和可忽略的荧光。通过将BAF4组装到Pluronic F-127基质中制备的BAF4纳米粒子,在0。75W·cm-2的光强下,在1064 nm激光照射下显示出80%的高的光热转换效率。
图1:BAF1-4的分子结构。
图2:BAF4的分子结构和使用BAF4纳米粒子的PA成像引导PTT的示意图。。
接着,作者比较了体内F4纳米粒子在808和1064 nm激光照射下的深层组织治疗效果。对于所有实验,选择在肿瘤部位具有生物发光信号的肝肿瘤携带小鼠作为实验对象。在20天的治疗期间,使用体内生物发光成像来确定这些小鼠的肿瘤大小。首先,我们将BAF4纳米粒子注射到小鼠体内,然后将小鼠暴露在激光照射下10分钟。对于1064纳米(0。75W·cm-2)的激光照射,肝脏部位的温度明显从27℃升高到47℃,对于808纳米(0。75W·cm-2)的激光照射,肝脏部位的温度明显升高到36℃。这一结果表明,1064nm辐照比808nm辐照产生更有效的BAF4纳米粒子光热效应。随后,我们将具有荧光素酶标记的肝肿瘤的小鼠随机分为4组(PBS、NPs、NPs+808 nm激光和NPs+1064 nm激光),并在20天的治疗期间使用体内生物发光成像来监测肿瘤大小。与PBS、NPs和NPs+808 nm激光组相比,NPs+1064 nm激光组对小鼠原位肝肿瘤增殖表现出显著的抑制作用(图3)。且在治疗期间,小鼠体重没有明显变化。
图3:不同组的小鼠的红外成像以及体重变化。
结论:作者证明了硼二氟化物桥联的氮杂富烯配合物(BAF4)是一种新型的小型有机NIR-II吸收光热剂。这项研究将加快基于二氟化硼和其他经典染料的近红外吸收染料的分子工程,用于未来的多模态协同治疗。
参考文献:Yuncong Chen et al。 A Borondifluoride-Complex-Based Photothermal Agent with an 80% Photothermal Conversion Efficiency for Photothermal herapy in the NIR-II Window。 Angew。Chem。 Int。 Ed。 2021, 10。1002/anie。202107836。