Small:双光子激发的聚集诱导发光探针在立体定向光动力治疗中的应用

光动力疗法Photodynamic Therapy, PDT)是一种基于光敏剂(Photosensitizer, PS)并利用光化学反应生成活性氧的微创治疗方法。该疗法起源于上世纪七十年代末,最初主要应用在肿瘤疾病的治疗中。随着医疗技术的发展,PDT在临床的应用现已拓展至尖锐湿疣、牛皮癣、细菌感染等多种疾病的治疗。

尽管众多研究表明PDT具有时空可控、毒副作用小、可增强抗肿瘤免疫等突出的优势,但目前该疗法在临床的实际应用局限于对手术治疗无效或对放射疗法不敏感的病例,要发展为临床一线治疗手段,仍面临着许多挑战。光敏剂以及激发光源是决定PDT效率的关键因素。目前,临床上使用的光敏剂大多数属于单光子激发的光敏剂(如卟啉、酞菁),其对应的激发波长主要在可见区,对生物组织的穿透力较弱、空间选择性较差,难以实现对深部疾病组织的高空间选择性治疗,同时也无法避免对病变组织周围的正常组织造成损伤。

双光子荧光成像(Two-photon fluorescence imaging, TPFI)技术是近年发展起来的一种非线性光学成像方法。与传统单光子荧光成像不同,双光子成像技术具有以下突出优势:首先,利用近红外光(NIR)作为激发光源,可减少对生物组织的光损伤,使之适用于活体生物标本的动态观察;其次,双光子成像中的发射波长远离激发波长,可避免自吸收的影响;最后,双光子激发能极大地降低组织光散射的影响,可实现深层穿透能力及空间选择性。

近日,国际学术刊物Small(IF:10.856)在线发表由南方医院、香港科技大学以及华南理工大学三方合作完成的最新研究成果“Stereotactic Photodynamic Therapy using a Two-photon AIE Photosensitizer”。该研究介绍了一种双光子荧光探针DPASP,该探针由一个电子给体基团三苯胺(TPA)与电子受体基团吡啶盐通过碳-碳双键连接而成,具有典型的“D–π–A”结构。基于其“D–π–A”结构,该探针具有大的双光子吸收截面值(高达235 GM)、大的Stokes位移(189 nm)和扭曲的分子内电荷转移(TICT)性质。同时,该分子具有特异的线粒体靶向性、强光稳定性以及高效的光敏活性,在双光子照射下可高效地生成活性氧(ROS),并选择性地杀灭多细胞肿瘤球体内特定焦平面的细胞,同时不损伤外周的其他细胞。体内实验表明,该探针可长期滞留于A549荷瘤鼠肿瘤组织中,同时有效抑制肿瘤的生长。相较于单光子激发的光动力治疗,DPASP更适用于对深部病变组织的精准定位治疗。因此,DPASP有望成为一种高效、可靠的双光子光敏剂不仅用于肿瘤疾病的治疗,其应用亦可拓展至尖锐湿疣、消化道粘膜血管病变等其他疾病的治疗。本研究拓宽了AIE材料在生物医学领域的应用,为合理设计和开发具有不同特异性的AIE双光子光敏剂提供了新策略,并为TP-PDT的研究及其它精确定位治疗方法提供新的思路及实验基础。