分子光及其在生物医学中的应用

近日，美国哈佛大学医学院/麻省总医院的冉崇昭教授（点击查看介绍）、新加坡南洋理工大学的浦侃裔教授（点击查看介绍）在Angew. Chem. Int. Ed.发表综述文章，提出了“分子光 (molecular light)”概念。如果想象一下“光”可以被包在胶囊中、溶到注射液里或装载到高分子聚合物中，那么我们可以立刻意识“光”可以像药物分子一样传递到目标靶点。这样一来，光的组织渗透问题将迎刃而解，从而就突破了很多光在生物医学的应用限制。为了实现光的传递，如果光和化学分子是一体的话，这个问题就可以轻而易举得到解决。事实上，除了常规光源（如LED和激光），很多的分子也可以发光，作者将这种光称为“分子光”。事实上，“分子光”广泛存在于生物体中和化学反应中，比如化学发光（chemiluminescence）分子，生物发光（bioluminescence）分子。显而易见，“分子光”具有分子和光的双重特性，从而使其具有独特的双重功能（可传递性和光功能）。作者认为“分子光”概念将有利于大大拓宽我们的光生物医学视野。

图1. “分子光”最常见的来源。

该综述对当前分子光及其在生物医学中的应用进行了概述，主要包含了如下几个方面：1）什么是“分子光”和它的最常见的来源；2）分子光在分子影像中的应用；3）分子光在光治疗中的应用；4）分子光在光生物调节中的潜在应用（目前没有分子光在这方面的研究）；5）分子光在光药理学和光化学中的（潜在）应用；6）有关分子光的应用前景和问题的探讨。

图2. “分子光”的双重功能。

分子光的几个方面值得特别提及。除了在分子成像中的作用之外，作者认为它在治疗领域的潜力尤其有希望。由于其可传递性，分子光可以被递送到特定靶向蛋白质、RNA和其他感兴趣的分子，这对于常规光源来说是难以实现的。这里值得一提的工作是作者最近在Angewandte Chemie 上发表的文章，其中利用化学发光探针产生的分子光来敏化和启动淀粉样蛋白β的光氧化过程——这可能是治疗阿尔茨海默病的一个潜在新途径（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202312519）。虽然分子光用于光生物调节的应用目前尚未有文献报道，但作者相信它在光调节研究中具有巨大潜力。此外，分子光化合物本身可以被视为一种“分子光药物”，但是目前不清楚这种“发光”药物在生物体中到底会有什么样的作用。作者认为这方面的研究可能开创一个新的领域。

图3. “分子光”的中生物医学的（潜在）应用。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Molecularly Produced Light and Its Biomedical Applications

Chongzhao Ran, Kanyi Pu

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202314468

导师介绍

冉崇昭

https://www.x-mol.com/university/faculty/46679 

浦侃裔

https://www.x-mol.com/university/faculty/57244