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Angew. Chem. :近红外光响应的钌基光笼用于肿瘤光疗2023-05-17
光笼(Photocage)是一种含有光敏感基团的分子,也被称为‘光可去除的保护基团’,其可以在特定的时间位置通过光刺激释放出生物活性的药物、荧光分子、蛋白质、核苷酸等。邻硝基苯、香豆素、吡咯硼(BODIPY)和菁染料衍生物等具有光可裂解键的分子已被用于设计光笼。然而,除了少数的光笼可以被近红外(NIR)光激活外,大多数光笼主要依靠紫外光和短波长的可见光进行共价键的断裂。短波长的光不仅组织穿透力差,而且组织在高强度的照射下可能会受到损伤。因此发展近红外光激活的光笼分子具有极为重要的意义。

钌配合物可以通过金属到配体的电荷转移(MLCT)实现光诱导配体的解离,在近年来被广泛用于药物和蛋白质的递送。在前期研究的基础上,大连理工大学精细化工国家重点实验室孙文、李学召等将商业化的四氢姜黄素(THC)药物作为钌金属中心的配体,构建了760 nm近红外光响应的钌基光笼分子。利用新合成的光笼,通过简单的配位反应构建了近红外光响应的两亲性嵌段共聚物。聚合物可在水相环境中自组装形成纳米粒子。在760 nm近红外光照射下,聚合物纳米颗粒可以释放出具有抗癌活性的钌配合物并产生活性氧。利用这种策略,通过二者的协同作用,可实现对肿瘤增长的高效抑制。

 

 

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钌基光笼在550 nm左右处出现了MLCT吸收的最大值,并且760 nm左右展示出明显的吸收带。DFT 理论模拟计算表明四氢姜黄素的β-二酮供电子结构与Ru金属中心配位,增加了基于Ru(d)的HOMO能级,与传统的吡啶类配体相比,显著降低了光笼的HOMO-LUMO能隙(2.69 eV),从而将MLCT吸收红移到近红外区域。760 nm近红外光激发钌基光笼的MLCT带到达单线态,然后通过系间穿越跃迁三线态(3MLCT),该三线态被热激活为解离的金属中心态(3MC),导致了单线态氧产生和氰基配体的逐渐解离。

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经聚合物纳米颗粒孵育和光照触发下细胞的p-ERK与p-PDK表达水平明显降低,表明含有THC的钌光笼分子被释放出来。同时,具有π键共轭结构的钌基光笼在近红外光照射下产生了大量的单线态氧,两者协同作用显著抑制了肿瘤细胞的活力。最后,聚合物纳米颗粒也被应用于小鼠肿瘤模型的治疗,其中经聚合物纳米颗粒与光照处理组展示了最有效的肿瘤抑制效果。因此,这种近红光激活的光笼分子在体内生物医学应用方面提供了新的平台。

文信息

A Near-Infrared Light-Activated Photocage Based on a Ruthenium Complex for Cancer Phototherapy

Guangli He, Maomao He, Ran Wang, Xuezhao Li, Hanze Hu, Dongsheng Wang, Ziqian Wang, Yang Lu, Ning Xu, Jianjun Du, Jiangli Fan, Xiaojun Peng, Wen Sun

文章的第一作者是大连理工大学硕士毕业生何光丽和博士后贺毛毛。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202218768

 

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