Fluolab【Adv.Mater.】信噪比高达45.25，TADF特性的三重态荧光引导的PDT显著抑制肿瘤
简介
本研究提出了一种创新性的光动力治疗（PDT）策略，利用骨架同源纳米颗粒实现三重态荧光引导的PDT。该体系由具有热激活延迟荧光（TADF）特性的亲脂性核心和暴露于氧气的光敏剂壳层构成，有助于提高时间分辨成像（TRI）精度，并同步增强PDT效果。研究结果表明，该方法在深度肿瘤治疗中表现出较高的信噪比和优异的光动力效应。
摘要
光动力治疗（PDT）在抗肿瘤治疗中具有重要价值，但由于生物组织本身的自发荧光和PDT产物的干扰，传统的荧光成像难以提供精确的治疗指导。为解决这一难题，本研究设计了一种骨架同源纳米颗粒，以TADF核心提供长寿命荧光信号，引导PDT过程。该纳米颗粒通过合理的分子设计和自组装策略，确保相同波长的光激发用于TRI和PDT，同时减少相分离，提高光敏剂的稳定性。实验结果表明，该纳米颗粒在肾癌模型中实现了高信噪比（45.25）和显著的肿瘤抑制效果，验证了该策略在生物医学治疗中的潜力。
研究结果与讨论
分子设计与光物理特性
研究团队基于供体-受体（D-A）骨架，优化了π-共轭桥结构，以调控最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占据分子轨道（LUMO）的分布，影响自旋轨道耦合和单重-三重态能级间隙（ΔE ST）。实验测定了关键分子BTAI、EBCl-BTAI及EBCl-BTAI-PEG-DSPE的荧光特性，证实BTAI具有明显的TADF现象，而后两者则主要表现出光敏剂的特性。
TADF与活性氧（ROS）生成
基于光敏剂的电子跃迁特性，研究进一步探讨了纳米颗粒的ROS生成能力。实验采用不同ROS指示剂检测发现，EBCl-BTAI及其衍生物能够高效地产生单线态氧（¹O₂）、超氧自由基（O₂⁻•）及羟自由基（HO•），而BTAI因其快速的反向系间窜跃（RISC）过程，其ROS产量较低。
在细胞水平的TRI与PDT
纳米颗粒在体外4T1癌细胞中的表现经过详细评估。细胞摄取实验显示该纳米颗粒优先靶向内质网（ER），并在局部生成ROS以诱导细胞凋亡。荧光寿命成像（PLIM）显示该纳米颗粒在整个PDT过程中持续保持长寿命荧光信号，验证了其在时间分辨成像中的应用价值。
体内长寿命TRI引导PDT
在小鼠肾癌模型中，纳米颗粒经静脉注射后迅速富集于肿瘤部位，并且长寿命TRI能够消除生物组织的背景干扰，实现精准的肿瘤定位。相比传统荧光成像，TRI的信噪比提高至45.25，明显提升了治疗可视化效果。在PDT过程中，该纳米颗粒表现出显著的肿瘤抑制率（高达90%），并在组织染色实验中确认了肿瘤细胞的广泛凋亡。安全性评估表明，该纳米颗粒对其他器官无毒性影响。
结论
本研究通过分子优化及纳米自组装策略，成功实现了TADF引导的PDT，解决了传统光动力治疗过程中成像干扰的问题。在细胞及动物模型中验证了该纳米颗粒的高效能和精准度，未来有望应用于深度肿瘤的诊断与治疗，为光动力治疗的发展提供新思路。