光热响应型单线态氧载体用于乏氧肿瘤持续光疗|黄维院士和赵强教授团队新进展

2020
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近期,黄维院士和赵强教授构建了一种光热响应型共轭聚合物单线态氧载体,实现了荧光成像引导下乏氧肿瘤持续光疗。

近期,黄维院士和赵强教授构建了一种光热响应型共轭聚合物单线态氧载体,实现了荧光成像引导下乏氧肿瘤持续光疗。文章以“Photothermally Responsive Conjugated Polymeric Singlet Oxygen Carrier for Phase Change-Controlled and Sustainable Phototherapy for Hypoxic Tumor”为题发表在Research(Volume 2020 |Article ID 5351848)上。

01 研究背景

光动力治疗(Photodynamic therapy,PDT)因具有较小的侵入性和较高的空间与时间精确度等特点,已经成为了一种新兴的癌症治疗手段。光动力治疗通过光敏剂被特定波长的光敏化后在病灶组织内产生具有细胞毒性的活性氧物种,从而达到治疗目的。光动力治疗已被应用于年龄相关性黄斑变性、病毒感染、动脉粥样硬化和皮肤癌等疾病,并在深层实体肿瘤的治疗中展现出巨大潜力。然而,实体肿瘤具有异常的血管分布和代谢,使其内部处于乏氧环境,限制了单线态氧的产生。实体瘤内乏氧微环境成为制约PDT治疗效果的核心难题。2019年5月,黄维院士、赵强教授课题组提出一种全新的单线态氧释放策略,可实现乏氧肿瘤的光动力治疗(Research,Volume 2019 |Article ID 9269081)。在此基础上,近期,黄维院士、赵强教授团队又构建了一种光热响应型共轭聚合物单线态氧载体,实现了荧光成像引导下乏氧肿瘤持续光疗。

02 研究现状与展望

研究人员设计了一种光热响应型单线态氧载体(CP1-NCs),该载体主要通过两亲性聚合物和卵磷脂包覆疏水性铂炔共轭聚合物(CP1)及相变材料获得。CP1含有强近红外吸收的氟硼吡咯染料(BODIPY)且兼具光动力治疗和光热治疗特性,可作为光疗平台。另外,1,4-二甲基萘作为高效的单线态氧载体被引入到共轭聚合物中,能够实现可逆捕获和光热释放单线态氧(图1)。

图1 共轭聚合物单线态氧载体的制备及其捕获和释放单线态氧的机理

CP1-NCs作为近红外荧光成像造影剂,不仅能用于实时监控材料富集,还能与单线态氧反应生成内过氧化物。在近红外光诱导的CP1-NCs光热作用和相变材料可控的相变条件下,内过氧化物发生开环反应,实现持续、可控的释放单线态氧,用于不需要氧气参与的乏氧肿瘤持续光疗(图2)。


图2  小鼠肿瘤治疗探究及不同组实验小鼠的H&E染色

综上所述,这种新型的共轭聚合物单线态氧载体可以实现乏氧肿瘤的高效光疗,在未来的肿瘤治疗中展现出巨大应用潜力。

03 作者简介

黄维,中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、亚太工程组织联合会主席。有机电子、塑料电子、印刷电子、生物电子及柔性电子学家。他是国际上最早从事高分子发光二极管显示研究并长期活跃在有机电子学、柔性电子学领域的国际一流学者,是中国有机电子和柔性电子学科的奠基人与开拓者。以通讯或第一作者身份在国际顶尖期刊Nature、Nature Materials、Research等发表研究论文800余篇,国际同行引用逾90000次,是材料科学与化学领域全球高被引学者。

赵强,南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院院长,有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地教授、博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,长期致力于有机与生物光电子领域的研究。近年来,作为通讯作者在Science Advances、Nature Communications、Chemical Reviews、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials、Research等期刊发表高质量论文100余篇。研究成果多次被Nature、Nature Asia、Chemical & Engineering News、Phys.org、Science Daily、英国卫报等作为研究亮点进行专题报道,获国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖、江苏省青年科技杰出贡献奖等多项科技奖励。

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关键词:
光热响应型共轭聚合物,单线态氧载体,荧光成像,乏氧肿瘤,光疗

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