光热疗法（PTT）是纳米医学领域的前沿技术，通过精确的激光照射，产生局部高温来消灭癌细胞。目前，化疗、放疗和手术切除是传统的癌症治疗方式，但它们都存在损伤正常器官以及引发急性或迟发全身毒性的问题。相较之下，PTT以其高效性和对正常组织的最小侵入性，在原位肝癌的诊断和治疗的方面具有巨大的潜力。目前，PTT的研究主要集中在近红外一区（NIR-I，700-1000 nm），而近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）因其在减少对健康组织的光损伤、增加穿透深度以及降低能量损失方面的优势，日益受到重视。相较于无机材料，有机化合物在结构多样性、安全性和生物相容性方面占有优势。但是，有机近红外吸收材料种类较少，且稳定性差。因此开发具有近红外二区吸收、高光稳定性的材料具有重要意义。

近日，北京化工大学的尹梅贞教授课题组与德国马克思普朗克高分子研究所的克劳斯·米伦教授以及希腊约阿尼纳大学的George Floudas教授报道了一种一例具有良好近红外二区吸收的有机化合物V型TMI衍生物（简称FTQ）用于原位肝癌的光热治疗。通过增加π共轭长度和引入推拉电子作用，FTQ的吸收峰达到了1140 nm，并延伸至1500 nm。此外，由于较强的分子内电荷转移，FTQ还展现了14.4±0.4 Debye的高偶极矩。活体实验证实，通过与DSPE-PEG2000自组装，FTQ纳米颗粒显示了良好的光稳定性和生物相容性。在1064 nm激光照射下，FTQ展现出49%的高光热转换效率。体外和体内实验进一步验证了FTQ纳米颗粒出色的生物相容性、光热治疗功效和光声成像能力。在小鼠原位肝癌模型中，基于FTQ纳米颗粒的近红外二区光热治疗可以在光声成像的引导下成功实施。

图1. 基于FTQ纳米颗粒的近红外二区光热治疗示意图（图片来源：J. Am. Chem. Soc. 10.1021/jacs.3c11314）

FTQ的最大吸收峰位于1140 nm(NIR-II区)，为其在体内生物成像应用提供了可能。同时表现出14.4±0.4 Debye的高偶极矩。

图2.（a）FTQ分子合成路线。（b）TQ和FTQ的吸收光谱。插图:TQ（左）和FTQ（右）。（c）优化结构和模电光谱测定的偶极矩。

与DSPE-PEG2000组装为水溶性纳米颗粒（FTQ NPs），在1064 nm激光照射下，FTQ NPs具有较高的光热转换效率（49%）及优异的光热稳定性。此外，在体内PA成像也能检测原位肝癌肿瘤。这些结果表明FTQ NPs在恶性肿瘤治疗中具有潜在价值。

图3. （a） FTQ NPs的SEM图像。（b）FTQ NPs的DLS。（c）激光辐照(1064 nm, 1.0 W cm-2) 5次循环后FTQ NPs的光热稳定性。（d）激光照射10 min后FTQ NP溶液（浓度从左到右分别为0、2、5、10、20、30 ug/mL）的热成像图。（e）不同浓度FTQ NPs体外PA图像。（f）原位肝肿瘤组织中不同时间FTQ NPs的体内PA图像。

在1064 nm激光照射下，FTQ NPs对Hepa1-6，MCF-7，A549细胞均表现出优异的细胞杀伤性。采用Annexin V-FITC和碘化丙啶进行细胞凋亡/坏死实验，流式细胞术分析细胞死亡情况。1064 nm激光照射后，FTQ NPs诱导2.5%的早期凋亡细胞、16.5%的坏死细胞和79.0%的晚期凋亡/坏死细胞。相比之下，FTQ NPs和NIR-II激光单独照射都不能抑制细胞生长。这些结果证实了FTQ NPs有效的体外PTT作用。

图4. （a）Hepa 1-6、MCF-7和A549细胞在不同浓度的FTQ NPs下，在1064 nm激光照射下的细胞存活率。（b）钙绿素-AM(绿色)和碘化丙啶(红色)共染色，不同处理后Hepa1-6细胞的荧光图像。比尺: 125-um.（c）使用膜联蛋白VFITC和碘化丙啶的流式细胞术分析细胞凋亡/坏死。

受良好的PCE、稳定性、生物相容性和PA成像能力的鼓舞，在1064 nm激光照射下对FTQ NPs进行了PA成像引导PTT的体内研究。与控住组（G1）相比，实验组（G3）的温度明显升高到53.5 ºC（ΔT = 19.5 ºC），这表明FTQ NPs在体内的光热转换是有效的，实现了在NIR-II激光照射下有效地消融肿瘤。

图5.（a）不同处理组小鼠在第0、4、8、12、16和20天的生物发光图像。（b）原位切除的荷瘤肝脏。（c）治疗20天后肝脏的代表性H&E染色图像。（d）肝肿瘤生长曲线。（e）体重变化。（f）各治疗组小鼠存活率

相关成果以“A Terrylene-Anthraquinone Dyad as Chromophore for Photo-thermal Therapy in the NIR-II Window”为题发表在《J. Am. Chem. Soc.》（2023, 145, 48, 26487-26493）上。文章第一作者是德国马普所吴泽华博士和北京化工大学博士研究生彭敏，共同通讯作者是克劳斯·米伦教授、尹梅贞教授以及George Floudas教授。该研究工作得到国家自然基金重点项目资助（52130309）。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11314