Advanced Materials:小分子,大能量——基于七甲川菁的近红外超分子纳米诊疗体系的构筑

近年来,癌症的发病率呈上升趋势,对人们的生命健康有着重大威胁。癌症的光热治疗是目前的一大研究热点,该方法具有微创、高效、时空可控性及能够抑制肿瘤转移等优势,是一种具有临床应用前景的癌症治疗方法,引起科技工作者的广泛研究兴趣。其中,有机小分子在肿瘤光热治疗领域,最近成为研究的热点,其原因是具有近红外吸收、优异的生物相容性和生物安全性,尤其是以七甲川菁为主链结构的ICG分子是目前唯一被FDA批准用于临床的荧光成像试剂。但是有机小分子具有光热转换效率低、光热稳定性差、无肿瘤靶向性等缺点,限制其体内的光热肿瘤治疗应用。为了克服ICG在光热治疗领域的这些缺点,研究者们围绕七甲川菁类光热材料开展了一系列工作。其中,磷脂或高分子通常作为辅助分子诱导小分子染料聚集体的形成,从而设计出不同的基于超分子组装体系的光热材料,其成本、体内稳定性及成药的质量控制一直是亟待解决的问题。

鉴于此,青岛科技大学李志波教授和周现锋教授团队在基于超分子组装构建光热纳米材料方面的研究取得重要进展。他们通过合理的分子设计,选用生物相容性优异的七甲川菁作为材料主链结构,通过调控分子间的相互作用,提出一种由有机小分子Cy7-TCF在没有任何辅助分子的情况下构建的具有生物功能的超分子纳米体系。该2D纳米片直径40~70 nm,且厚度为单个晶胞的高度3.8 nm左右。2D纳米片展示了较高的光热转换效率(62%),及优异的光热稳定性。这些优势使其可以通过EPR效应被动靶向肿瘤后,可以通过近红外荧光成像和光声成像引导进行肿瘤光热治疗。最重要的是, 2D纳米片保留了有机小分子生物相容性好、生物安全性高的优势,不进入肿瘤位置的染料可以很快被肝脏清除。优异的光热性能及良好的生物安全性使该七甲川菁类纳米体系有望成为未来癌症光热治疗的候选者。

研究者相信,该菁类化合物自组装的新结构,对设计具有生物功能的纳米材料提供了新的思路。其优异的光热和生物安全性,对推动向临床应用的转化,为多功能纳米诊疗平台的设计提供新的视野。相关成果以“Supramolecular Nanodiscs Self‐Assembled from Non‐Ionic Heptamethine Cyanine for Imaging‐Guided Cancer Photothermal Therapy”为题,发表于Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.201906711)。