上海交大李哲/湖南师大刘红文/湖大张晓兵JACS:受控电子转移:实施“电子库泵一体化”策略开发I型光敏剂用以激活长期肿瘤免疫记忆

B站影视 电影资讯 2025-09-22 10:09 1

摘要:22-•、·OH、H22等多种ROS的物质。具体来说,I型PS可以通过不依赖氧的步骤直接氧化生物底物,并生成ROS。此外,这个过程中产生的ROS的级联反应特性将发挥至关重要的作用,即原生O

22-•、·OH、H22等多种ROS的物质。具体来说,I型PS可以通过不依赖氧的步骤直接氧化生物底物,并生成ROS。此外,这个过程中产生的ROS的级联反应特性将发挥至关重要的作用,即原生O2-•可通过超氧化物歧化酶酶促转化为H22222通过Fenton反应进一步转化为高毒性·OH。显然,这种级联反应会在降低氧依赖性的同时,放大氧化应激。值得注意的是,肿瘤尤其是实体瘤往往存在于缺氧环境中。这主要是因为肿瘤细胞通常位于远离血管或最近血管功能障碍的区域。事实上,缺氧肿瘤核心的含氧量可降至1%以下,这种低氧条件严重限制了氧依赖性II型PSs介导的肿瘤治疗的疗效。相比之下,I型PSs不受分子氧含量的限制,具有诱导更有效杀伤实体肿瘤的潜力,在低氧肿瘤治疗中为II型PSs提供了一个有希望的替代方案。因此,近年来,科学家们积极致力于新型I型PS分子的开发,包括金属配合物和小分子,并取得了一定的进展。然而,在激发态跃迁(T10)过程中很难操纵分子的电子转移,这使得系统地创建I型PSs成为一项具有挑战性的任务。 目前,有机小分子I型PSs因其优异的生物相容性受到越来越多的关注。不幸的是,有机小分子I型PSs的预先设计很难实现。此外,目前有机小分子I型PSs的种类仍然很少,特别是缺乏指导性的分子构建策略,远远不能满足生物应用的要求。考虑到I型PSs是基于电子转移过程(从T1010转变过程中的电子转移,从而有可能创造性地、系统地构建I型PS。这类PS很大程度上需要有合适的、非共轭的“电子库”和“电子泵”来驱动电子流。 基于此,上海交通大学青年研究员李哲博士与湖南师范大学刘红文副教授,联合湖南大学张晓兵教授首次提出了构建新型有机小分子I型PS的“电子库-泵一体化”分子设计策略,即将“电子库”和“电子泵”融合在一个合适的染料分子中,有利于通过操纵空间电子流来设计新型I型PS。根据这一策略,设计并合成了一系列I型PSs;其中,Cy5-NF被认为是最突出的I型PS(在660 nm激光照射后,Cy5-NF能特异性地产生大量O)。值得注意的是,实验结果表明,在没有磺酸基团(电子库)的情况下,Cy5-NF0(Cy5-NF衍生物之一)在辐照下只能生成12能力急剧降低,充分验证了上述策略。值得注意的是,上述“电子库-泵一体化”策略代表了一种构建有机小分子I型PS的模块化方法,可能为未来I型PS的构建提供有价值的指导。

此外,幸运的是,实验结果表明,具有良好生物相容性的Cy5-NF没有进入肿瘤细胞,并且会包围细胞膜。因此,Cy5-NF可以在660 nm激光照射下特异性破坏细胞膜完整性,通过激活焦亡,从而启动肿瘤免疫治疗,从而达到良好的肿瘤治疗效果。令人鼓舞的是,双侧模型的治疗结果显示,Cy5-NF介导的PDT不仅抑制了原发肿瘤的生长,而且通过长期免疫记忆显著限制了肿瘤的远端生长和肿瘤向不同器官的转移。综上所述,这种新型I型PSs在肿瘤治疗中具有广阔的应用前景。

本文的TOC

图1. 电子库-电子泵一体设计策略构建I型光敏剂

图2. 逐步修饰电子库-泵构建目标I型光敏剂

图3. 二面角的计算与系间蹿跃的验证

图4. Cy5-NF的O2•-产生能力评估与策略的通用性验证

图5. Cy5-NF介导PDT诱导细胞焦亡的验证

图6. Cy5-NF在原发肿瘤与远端肿瘤治疗效果

图7. Cy5-NF启动肿瘤免疫治疗的机制的进一步探索

作者信息

张晓兵 教授

张晓兵,男,湖南大学教授,博士生导师,国家“杰出青年”基金获得者,“长江学者”特聘教授,国家“万人计划”科技创新领军人才。主要开展疾病标志物荧光检测和癌症早期诊疗方面的系统研究,在小分子与纳米荧光探针领域,尤其是有序组装型探针的构建与生物成像分析方面取得了系列创新性的研究成果。发表通讯作者SCI论文300多篇,包括Nat. Mater.,Nat. Photon.,Nat. Biomed. Eng.,Proc. Natl. Acad. Sci.,Chem. Rev.,Chem. Soc. Rev.,Nat. Commun.,Sci. Adv.,J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.等国际顶级期刊,被引用35000余次,H-index 101。以第一完成人身份获得2020年国家自然科学二等奖,2018年湖南省自然科学一等奖及2018年教育部自然科学一等奖。

刘红文 副教授

2017年毕业于湖南大学化学系,师从张晓兵教授,获分析化学博士学位。之后在谭蔚泓院士实验室担任博士后研究员。现任湖南师范大学化学学院副教授,是湖南省“优青”基金获得者。他目前的研究兴趣包括用于生物传感、生物成像和癌症治疗的新型小分子的构建。发表SCI论文70余篇,以通讯作者身份在Chem. Soc. Rev.(2篇),J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.(3篇),Anal. Chem.(11篇),Nano Today,等期刊上发表论文30余篇,被引用5000余次,H-index 40。

李哲 博士

2023年于湖南大学获得化学专业博士学位,师从张晓兵教授。博士毕业后,入职为上海交通大学医学院/生物医学工程学院新华医院麻醉外科重症监护室(ICU)青年首席研究员(青年PI)。现阶段,主要从事基于五甲基花菁(Cy5)的水溶性功能化发光材料的设计开发与生物应用。目前,以通讯作者/第一作者身份在Chem. Soc. Rev.,Nat. Commun.,J. Am. Chem. Soc.(2篇),Angew. Chem. Int. Ed.,Anal. Chem.(2篇)等期刊上发表论文10余篇,被引用2000余次,H-index 15。

文献详情 :

Li Xu, Haifeng Ge, Fang Zhu, Mingri Zhao, Hongwen Liu*, Xiao-Bing Zhan g *, Zhe Li* , Controlled Electron Transfer: Implementing Reservoir-Pump-Integrated Strategy to Develop Type I Photosensitizer for Evoking Long-term Tumor Immunological Memory , J. Am. Chem. Soc. , 202 5 , https://doi.org/10.1021/jacs.5c12631 .

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来源:高分子科学前沿一点号1

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