【Angew.Chem】82纳秒长寿命！钌配合物实现近红外吸收与高效Type-I光动力治疗突破

钌(II)配合物在光动力治疗（PDT）领域的应用近年来备受关注，尤其是在肿瘤低氧环境下的Type-I PDT策略。本文报道了一种新型环金属化钌配合物Λ/Δ-Ru-TPABP，不仅实现了近红外（NIR）区域的强吸收，还展现出罕见的长寿命激发态（达82纳秒），在体内外均表现出卓越的抗肿瘤效果。以下是该研究的详细总结，适合科普传播与公众号发布。

📚文章标题：Cyclometalating Ligand Affords NIR Absorption in Ruthenium Complexes for Type-I Photodynamic Therapy 作者：Zongwei Zhang等期刊：Angew. Chem. Int. Ed链接：https://doi.org/10.1002/anie.202512296

一、研究背景：钌配合物的光动力潜力与挑战

钌(II)配合物因其独特的激发态性质，被广泛研究用于PDT。传统的Ru(bpy)₃²⁺类配合物主要通过Type-II机制生成单线态氧（¹O₂），但在肿瘤低氧环境中疗效受限。相比之下，Type-I机制通过电子转移生成羟自由基（·OH）和超氧阴离子（O₂⁻•），更适用于低氧条件。然而，实现Type-I机制的钌配合物仍面临三大挑战：

吸收波长需红移至NIR区域以实现深层组织穿透；
激发态寿命需足够长以促进电子转移；
配合物需具备合适的氧化还原电位以高效生成ROS。

二、分子设计：环金属化配体TPABP的引入

研究团队设计了Λ/Δ-Ru-TPABP配合物，采用以下策略：

使用强电子供体的环金属化配体TPABP（含三苯胺结构）；
搭配多吡啶配体dqpy，构建Ru(d)和TPABP(π) → dqpy(π*)的金属-配体-配体电荷转移（ML–LCT）通道；
通过分子轨道重组实现吸收峰红移至640 nm，吸收尾延伸至800 nm。

该设计有效缩小HOMO-LUMO能隙，增强NIR吸收能力。

三、光物理性质：激发态寿命达82纳秒

通过飞秒瞬态吸收（fs-TA）和纳秒瞬态吸收（ns-TA）光谱分析，Λ/Δ-Ru-TPABP展现出以下特性：

激发态T₁形成时间约为30皮秒；
T₁态寿命达82纳秒（在氮气保护的二氯甲烷中），远超传统环金属化钌配合物（一般为0.1–10 ns）；
显著增强的激发态寿命有利于ROS生成，提升PDT效率。

四、ROS生成能力：Type-I机制优势显著

通过EPR、DCFH、DHE和HPF等探针检测，Λ/Δ-Ru-TPABP在700 nm光照下展现出强烈的Type-I ROS生成能力：

O₂⁻•和·OH的生成效率分别为Ce6的10.44/8.98倍和5.88/5.38倍；
总ROS生成能力为Ce6的1.64/1.45倍；
与传统Type-I光敏剂甲基蓝相比，Λ/Δ-Ru-TPABP在O₂⁻•和·OH生成方面更具优势。

五、纳米递送系统：提高肿瘤靶向性与生物相容性

为提升体内应用效果，研究团队将Λ/Δ-Ru-TPABP封装入DSPE-PEG2000构建的纳米粒子中：

纳米粒子尺寸适中，水溶性良好；
在4T1乳腺癌细胞中实现高效内吞；
在体内注射后12小时达到肿瘤部位最大富集，适合作为光照时间点。

六、体内外抗肿瘤效果：肿瘤抑制率高达95.31%

在体外细胞实验中，Λ/Δ-Ru-TPABP纳米粒子展现出以下特性：

在黑暗条件下无明显毒性（IC₅₀ > 120 µM）；
在光照下表现出强烈光毒性（IC₅₀ < 0.34 µM）；
在低氧环境下仍保持高效杀伤能力，Type-I机制优势明显。

在小鼠乳腺癌模型中，单次治疗后：

肿瘤体积增长显著抑制（V/V₀仅为1.62）；
肿瘤抑制率达95.31%；
肺部转移结节显著减少（仅0–2个）；
相关转移蛋白表达（VCAM-1、PECAM-1、MTA2、HGF）显著下调；
无明显毒副作用，生物相容性良好。

七、结语：三大突破引领钌基Type-I PDT新纪元

本研究在钌配合物PDT领域实现了三大关键突破：

首次实现钌配合物在NIR区域（640–800 nm）强吸收；
激发态寿命达82纳秒，为Type-I电子转移提供充足时间窗口；
在低氧肿瘤环境中展现出卓越的抗癌效果与转移抑制能力。

Λ/Δ-Ru-TPABP的成功设计为未来开发高效、低氧适应型光敏剂提供了重要参考，也为钌基PDT药物的临床转化奠定了坚实基础。