Small Methods:有机BODIPY纳米颗粒光诊疗学的前世今生

由于优越的生物兼容性和临床转化前景,媲美无机纳米光学性质的有机发光纳米材料近年来成为了生物纳米研究领域新兴热点。在诸多有机荧光材料中,氟硼二吡咯染料(Boron-Dipyrromethene (BODIPY))特别引人关注,在纳米光诊疗学上显示巨大潜力。有机BODIPY材料具有许多优异的光物理性质,例如大的摩尔消光系数吸收,高的荧光量子效率,良好的光稳定性,化学分子结构易于调节。但传统的氟硼二吡咯染料的吸收和发射波长主要局限在可见区,难以实现深层组织的近红外荧光成像和深层肿瘤治疗。与可见光相比,近红外光具有深的组织穿透能力。

在近期的Small Methods麻省大学医学院特刊中美国麻省大学医学院的韩纲教授课题组系统的总结了近红外BODIPY纳米颗粒光诊疗学的方面在从分子设计的动物模型试验上发展。首先,在单分子层面,发展光学开关性质的近红外BODIPY纳米颗粒的方法和其在超分辨成像上的应用被总结和展望。其次,在动物层面,特别在在光动力治疗方面,两类新颖的家用灯泡可激活的肿瘤靶向的近红外BODIPY纳米颗粒设计被讨论。根据碘化的氟硼二吡咯染料的高单线态氧量子效率特点,通过增加分子共轭或利用共振能量转移机理(FRET)可以极大增强氟硼二吡咯在近红外区的吸收,在灯泡低功率下可以实现深层组织中肿瘤光动力治疗。再次,利用碘化氟硼二吡咯染料高三重态量子效率的特点,大反斯托克斯位移的有机上转化纳米可以被创建,用于深组织抗肿瘤前药光学活化。最后本综述还展望了近红外氟硼二吡咯纳米颗粒在生物硫醇检测,光声成像等其他光诊疗学方面的巨大前景。

相关研究成果发表于Small Methods(Review: Near Infrared Boron Dipyrromethene Nanoparticles for Optotheranostics, DOI: 10.1002/smtd.201700370)。