电荷转移多功能纳米粒子肿瘤铁死亡和NIR-II光热治疗性能研究

二区近红外光（NIR-II, 1000~1350 nm）具有深的组织穿透深度和高的最大允许曝光剂量，NIR-II吸收的光诊疗试剂在肿瘤治疗方面的应用前景广阔。由于重金属元素潜在的生物安全性问题，NIR-II吸收的无机金属或半导体纳米材料在临床应用中受到诸多限制。有机光诊疗试剂具有功能可调性和良好的生物相容性，成为研究热点，但传统的NIR-II吸收有机光热试剂是通过共价键将电子给体和电子受体单元连接起来，其合成过程复杂、繁琐，亟需发展新型的有机光热试剂。

近日，南京信息工程大学欧昌金博士、南京工业大学董晓臣教授和广西医科大学赵永祥教授合作，分别以四甲基联苯胺（TMB）和四氰基对苯醌二甲烷衍生物（TCNQ和F4TCNQ）为电子给体和电子受体单元，超分子组装构建了具有半胱氨酸响应和NIR-II吸收的电荷转移多功能纳米粒子，研究了其肿瘤诊疗性能。

由于短的分子间π-π堆积距离（<3.4Å），复合物纳米粒子具有强的分子间电荷转移作用，在NIR-II区展现出高的吸收能力和光热转换效率（PCE>42%），且具有优异的光稳定性。

复合物纳米粒子受体分子含多个氰基，可以特异性地与半胱氨酸发生缩合，形成噻唑衍生物，进而消耗细胞内的半胱氨酸，阻碍了谷胱甘肽合成，降低胞内GSH含量，造成氧化还原失衡和GPX4蛋白活性抑制。随着孵育的纳米粒子增加，胞内产生ROS量逐渐增加，氧化应激引起脂质发生氧化，细胞器功能失调，诱导细胞凋亡，使得电荷转移纳米粒子可以作为铁死亡诱导剂。

小鼠模型实验证明，通过细胞铁死亡作用，复合纳米粒子可以抑制肿瘤生长，抑制率达43%，而光治疗和铁死亡协同作用可以杀死癌细胞，抑制癌细胞转移。该研究为设计肿瘤微环境响应的NIR-II有机光治疗试剂提供了新的思路。

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Biodegradable Charge Transfer Complexes for Glutathione Depletion Induced Ferroptosis and NIR-II Photoacoustic Imaging Guided Cancer Photothermal Therapy

Changjin Ou, Weidan Na, Wei Ge, Han Huang, Fan Gao, Liping Zhong, Yongxiang Zhao, Xiaochen Dong

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202014852