唐本忠院士/蒋兴宇/郑文富《ACS Nano》：AIE纳米粒子用于双光子成像和肿瘤局部复合治疗

前沿君高分子科学前沿

癌症是严重威胁人类健康的最严重疾病之一。化疗是癌症治疗的常规方法之一，由于低生物利用度和肿瘤治疗特异性，抗肿瘤药物的全身给药通常会产生严重的副作用。纳米医学提供了通过主动或被动策略向肿瘤输送药物的可能性。然而，在体内的毒性、生物分布、滞留和清除通常不清楚。此外，纳米药物的动态治疗效果需要以一种简单的方式进行监测。幸运的是，荧光治疗剂的出现为这些问题提供了部分解决方案。光动力疗法（PDT）是一种典型的治疗策略，具有最小的侵入力、良好的特异性和可忽略的耐药性，是一种有效的癌症治疗方法，具有很高的时空精确度，光激发光敏剂（PS）将其激发能量转移到周围的氧分子，以产生活性氧（ROS），以诱导癌细胞死亡。但是传统有机染料的活性氧（ROS）产率一直很低。

最近，唐本忠院士、南方科技大学蒋兴宇教授和国家纳米科学中心郑文富副研究员在《ACS Nano》上发表了题为“Bright Aggregation-Induced Emission Nanoparticles for Two-Photon Imaging and Localized Compound Therapy of Cancers”的文章，提出了脂质包裹的聚集诱导发射纳米颗粒（AIE-NPs），在近红外光（800 nm）照射下具有高量子产率（23%）和最大双光子吸收（TPA）截面为560 GM。在小鼠黑色素瘤模型上，AIE-NPs可作为肿瘤组织时空成像的显像剂，其穿透深度可达505μm。重要的是，AIE-NPs可用于光动力学肿瘤消融，在800nm的照射下同时产生单线态氧（¹O₂）和剧毒羟基自由基（•OH）。另外，经过影像学和治疗后，AIE-NPs可以有效地从小鼠体内清除。该研究为开发高亮度、高光稳定性和高生物安全性的肿瘤图像引导PDT治疗剂提供了一种策略。

图文导读

用于TPFI和TPFI引导PDT应用的脂质包裹AIE-NPs的设计与制备

为了赋予TPE-PTB（AIE）更好的生物相容性、水分散性等性能，将其与1,2-二油酸基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺（DOPE）和1,2-二醇基-3-三甲基铵丙烷（DOTAP）复合形成TPE-PTB纳米粒子（AIE NPs）。AIE NPs在水中的最大吸收为495nm。水中的AIE NPs在626 nm处有荧光峰。此外，AIE-NPs的量子产率高达23%，这可能是由于AIE分子具有很强的供体-受体结构和有效的π-共轭特性。AIE-NPs在700-880nm范围内都具有良好的双光子吸收活性。在NIR-I激光照射（800 nm）下，AIE-NPs表现出560 GM的双光子吸收截面。

AIE NPs的特性。

用9,10-蒽二酰双（亚甲基）二马来酸（ABDA）漂白法进一步证实了AIE-NPs在水溶液中产生¹O₂的效率。在白光照射和存在AIE NPs的情况下，ABDA在378 nm处的吸光度逐渐降低，这是其与生成的¹O₂反应的结果。证实了AIE-NPs在白光照射下能有效地产生单线态氧。

光诱导AIE-NPs产生单线态氧。

3′-对-（羟基苯基）荧光素（HPF）是检测羟基自由基的探针。在白光照射和存在AIE NPs的情况下，由于HPF与生成的•OH反应，其在523 nm处的发射逐渐增加。表明在白光照射下，AIE-NPs可以诱导生成羟基自由基。

光照诱导AIE-NPs产生羟基自由基。

他们在小鼠耳上建立黑色素瘤模型，探讨AIE-NPs在肿瘤血管成像中的应用。在NIR-I（800 nm）的双光子激光激发下，可以观察到血管网络中AIE NPs发出的明亮荧光信号，表明AIE NPs在短循环时间内位于这些结构中。在0～50μm的不同成像深度下，大多数血管网和小毛细血管都能被观察到，而在800 nm的双光子激光激发下，60～80μm仍能观察到主要血管网。高对比度重建三维图像清晰地显示了位于肿瘤组织边界的血管网，提供了整个血管网络的时空信息。

不同垂直深度的体内双光子图像以及注射AIE-NPs 30min后肿瘤组织附近血管的三维重建。

评估了AIE NPs在体内对黑色素瘤小鼠的抗肿瘤效果。激光照射AIE-NP处理的小鼠显示出显著的肿瘤生长抑制作用。激光照射AIE-NP处理的小鼠表现出明显的细胞和组织损伤，表现为胞浆外流、核收缩和组织空化。表明AIE-NPs具有很高的抗肿瘤能力。

在激光照射（800nm，450mW cm^–2，10min）荷瘤小鼠治疗中AIE NPs的体内评价。

亮点小结

作者开发了脂质包裹的AIE-NPs用于双光子荧光图像引导的光动力疗法。AIE-NPs在NIR-I（800nm）处的最大双光子吸收截面为560 GM，量子产率为23%，显示出高分辨率的深部（高达505μm）肿瘤组织的时空成像能力。AIE-NPs可产生单线态氧和羟基自由基，用于增强光动力疗法，显示出高疗效的潜在能力。

全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c05610

作者：Yet 来源：材料科学前沿

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