近日，彭孝军院士团队研究成果在《advanced functional materials》上发表，文章标题为“Synergistic Inter- and Intramolecular Aggregation of Dimeric Cyanine Dyes Affords Highly Efficient In Vivo Self-Delivery and Photothermal Therapy”。该研究详细地描述了一种新型的光热疗法策略，从分子设计到体内外的实验验证，展示了其在抗癌治疗中的潜力。
光热疗法作为一种有前途的抗癌治疗策略，依赖于开发具有强大体内传递能力和治疗效果的光热剂（Photothermal Agents, PTAs）。然而，目前缺乏有效的分子设计方法来实现高性能的PTAs。
该研究提出了一种策略性设计的二聚七甲基菁(Cy7)分子，通过邻位/间位/对位-苯基二硫醇共价连接，这些设计促进了在水中自发的纳米粒子组装，这归因于有效的分子间聚集，增强了体内传递。此外，分子内Cy7单元之间的聚集促进了优越的光热转换效率（PCE），对于间位二聚体可高达74.1%。值得注意的是，对位二聚体变体不仅实现了高达61.1%的高PCE，而且还展示了最有效的药代动力学特性，导致体内无与伦比的抗癌效果。这种双重聚集策略，利用分子间和分子内的动态，为二聚体Cy7提供了卓越的自我传递能力和光热效果，为下一代光热疗法提供了一种有希望的方法。
 
文中研究单体与二聚体分散在水中时的行为，使用动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）对水分散的二聚体进行进一步表征。研究结果表明二聚体Cy7自发地组装成平均直径约为100纳米的球形结构，并且在模拟生理条件下（10%FBS的细胞培养基）也具有稳定性。
 
实验结果表示，二聚体Cy7的荧光量子产率为Φf < 0.3%，较单体显著降低；二聚体Cy7的荧光猝灭主要是通过非辐射衰减（即热产生）实现的、二聚体Cy7的光热疗法（PTT）效率显著高于单体Cy7和ICG。
 

二聚体Cy7染料中强大的PET倾向有助于它们的光稳定性，并维持它们随时间的光热效率。由于荧光猝灭导致的激发态寿命减少，使这些染料不易光漂白。
 
体外光疗实验结果表明，二聚体具有良好的生物相容性，并且不同程度上表现出比单体具有更强的光毒性，其中，几乎所有用间二聚体处理的4T1细胞都在照射后死亡，这突显了这些特定二聚体的强大光疗能力。
 
体内药代动力学结果显示，二聚体Cy7在体内的循环增强。利用二聚体Cy7的显著光热效应，采用光声成像检测其体内肿瘤积聚，注射后第12小时观察到二聚体Cy7的峰值光声信号，对二聚体在肿瘤组织中表现出最强光声强度。
 
体内抗肿瘤实验显示，对二聚体显示出最显著的抗肿瘤活性，肿瘤体积几乎没有增加。
该研究成功开发了一种新型二聚体Cy7光热剂，通过分子内和分子间聚集的协同作用，实现了高效的体内自我传递和光热疗效，其中对位二聚体展现出了最佳的稳定性和抗癌效果，为光热疗法提供了一种有希望的新一代治疗策略。
 
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202316452
 
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