【Angew.Chem.】基于缺氧触发的生物还原型光敏剂，可切换光声成像与高特异性癌症光治疗研究

简介

缺氧环境是肿瘤微环境的重要特征之一，影响肿瘤增殖、侵袭和耐药性。光动力疗法（PDT）依赖氧分子生成活性氧（ROS）以杀死癌细胞，但传统PDT在缺氧环境下疗效受限。本研究开发了一种新型光敏剂NanoPcN8O，可在肿瘤缺氧微环境下生物还原，从而开启I型光动力效应和光热效应，同时激活光声成像，实现精准肿瘤治疗。

摘要

本研究提出了一种基于八氧化氮取代酞菁（PcN8O）的光敏剂，其自组装形成纳米颗粒（NanoPcN8O），并在缺氧环境下发生生物还原，转化为富电子叔胺结构的NanoPcN8，从而激活I型光动力效应，生成超氧自由基（O₂•⁻）和羟基自由基（OH•），并通过光热效应释放热量。此外，该纳米光敏剂还可在肿瘤模型中实现缺氧诱导的选择性光声成像。通过体内实验，NanoPcN8O展现出卓越的抗肿瘤疗效，同时降低了传统光敏剂的皮肤光毒性风险。该研究为缺氧耐受型光治疗提供了新的策略，并有望推动光动力治疗在临床应用中的发展。

研究结果与讨论

NanoPcN8O的设计与合成

酞菁（Pc）因其优异的光化学特性被广泛用于光治疗，但其水溶性差限制了其应用。本研究通过在Pc结构中引入多个N-氧化基团，合成了PcN8O，并发现其在水相中可形成稳定的纳米分散体系（NanoPcN8O），其最大浓度可达29 mg/mL。纳米粒子的形成机制经分子动力学模拟确认，显示其主要由π-π堆积和亲水相互作用驱动。

NanoPcN8O的缺氧诱导生物还原

缺氧环境下，肿瘤细胞富含NADPH和细胞色素P450（CYP450），可促使NanoPcN8O发生生物还原，转化为NanoPcN8。实验结果表明，NanoPcN8O在缺氧环境下的粒径显著增大，Zeta电位从负值变为正值，吸收光谱发生明显变化。此外，核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRMS）分析证实了N-氧化基团的还原。