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【J. Med. Chem.】突破肿瘤治疗瓶颈：P-类似物实现精准成像与高效光动力治疗 ​

总结 ​

本研究设计了一系列以人工基因P为基础的准内源光敏剂，通过理论计算探讨了它们在荧光成像和光动力疗法中的应用潜力，特别是在双光子激发的光动力疗法中，这些光敏剂展现了显著的红移吸收峰、高效的两光子吸收截面、高的荧光效率以及高量子产率的三重态，能够通过类型I和II反应生成ROS，为实验合成多功能药物提供了新的理论指导。

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摘要 ​

研究团队基于人工核苷基P，通过环扩展和氧原子/硫原子的修饰，合成了一系列准内源型的光敏剂（P-类似物）。这些P-类似物在结构上保持了必要的嘌呤结构和共面特性，对于光动力疗法（PDT）的应用展现了优异的光吸收、有效的内 IC和ISC过程、长的三重态寿命以及优异的光稳定性。研究发现，这些P-类似物在600-900nm的光疗窗口内具有有效的两光子吸收（TPA）特性，并且TPA截面远高于已报告的其他紫外基团和临床使用的光敏剂。

研究还揭示了P-类似物在荧光成像和PDT中的具体应用。通过计算，发现P-类似物在单光子吸收和双光子激发下均能产生显著的红移，并且具有亮的荧光特性，这使得它们能够用于肿瘤的荧光成像。此外，研究还讨论了光敏剂生成ROS的两种机制：类型I和II。在类型I机制中，光敏剂通过电子转移生成超氧根离子（O2•(−)），而在类型II机制中，则通过能量转移生成单лет氧气（1O2）。计算结果表明，所有的P-类似物都能满足类型II机制的能量转移条件，而P-ethOA、P-ethTA、P-OMeOA和P-OMeTA还能通过电子转移参与类型I机制。

最终，研究提出了P-ethOA作为一种具有双重功能的光敏剂，它不仅能够实现荧光成像，还能通过双光子激发的PDT进行治疗，这有助于提高治疗的特异性和效率，同时减少对健康组织的损伤。 image.png

观点 ​

光敏剂的设计与优化 ​

研究团队通过对人工核苷基P的结构修饰，设计了一系列具有双重功能的准内源型光敏剂，这些光敏剂在结构上保持了与自然核苷基相似的特性，同时在光吸收和荧光成像方面表现出色。

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荧光成像与光动力疗法的综合应用： ​

  • P-类似物能够在荧光成像中实现肿瘤的局部化，并在PDT中通过生成ROS来治疗肿瘤，这一特性使得它们在癌症治疗中具有潜在的应用价值。

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两光子吸收的优势： ​

  • P-类似物在两光子吸收（TPA）方面展现了优异的性能，其TPA截面远高于已知的紫外基团和临床使用的光敏剂，这使得它们能够在更深的组织层次实现选择性激发。

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ROS生成机制的理论探讨： ​

  • 研究详细探讨了光敏剂通过类型I（电子转移）和类型II（能量转移）机制生成ROS的理论基础，并通过计算验证了P-类似物在这两种机制中的应用潜力。 image.png

P-ethOA的双重功能： ​

  • 特别指出P-ethOA在所有设计的光敏剂中表现出色，它不仅具有高效的荧光和ISC过程，还能够通过两种ROS生成机制发挥治疗作用，被提出为一种具有双重功能的光敏剂。 image.png

参考文献 ​

Jiang, W.; Liu, H.; Zhang, J.; Yang, J.; Wang, P. A NIR Fluorescent Probe Based on Tricyanofuran for the Detection of β-Galactosidase in Living Ovarian Tumor Cells and in Vivo. Bioorganic Chemistry 2024, 153, 107926. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2024.107926.