内容提要
本文通过整合聚集诱导发光体（AIE）和多功能聚[L-γ-[2-(N-氧化物-N,N-二甲基氨基)乙基]谷氨酰胺]-紫杉醇（OPGAX）偶联物解决了这一双重挑战。OPGAX偶联物自组装成具有高载药量（42.5%）和强烈近红外二区（NIR-II）荧光（1000–1350 nm）的均匀纳米颗粒（NPs）。两性离子叔胺氧化物（TAO）部分赋予 OPGAX 蛋白抗性和细胞膜亲和力，从而延长血液循环并增强肿瘤蓄积。 OPGAX NPs 可进行 NIR-II 成像，建立可视化全身血管系统并动态追踪肿瘤穿透。在 4T1 荷瘤小鼠中， OPGAX NPs 通过转胞吞作用实现深度肿瘤浸润，且通过 NIR-II 成像动态可视化，并抑制肿瘤生长。
分子设计与光物理表征
苯并双噻二唑（BBTD）作为强电子受体，三苯胺（TPA）单元作为电子供体和分子转子。为促进分子内电子转移并增强近红外荧光发射，在噻吩环的邻位引入己基间隔基以诱导分子扭曲，引入烷氧基苯基单元作为辅助供体，再进一步引入羧基促进后续聚合物偶联，合成了一种新型不对称 D-A-D 荧光团 TBBTDP-A 。选择聚谷氨酸（PGA）构建聚合物-药物偶联物，将 TAO 部分引入聚合物主链，末端偶联 TBBTDP-A ，根据所得的聚合物-药物偶联物在 NIR-II 区的 AIE 特性，将其命名为 OPGAX。紫外-可见光谱表明 PTX 的负载量高达42.5 %。为进一步研究药物释放行为，将 OPGAX 在含有组织蛋白酶 B（CB）或酯酶的不同缓冲液中，并通过紫外-可见光谱监测 PTX 的释放速率。在 CB 存在的情况下， OPGAX 的 PTX 释放最快，72小时后累积释放量达到89.5 %。添加 CB 特异性抑制剂（E64）显著抑制了 PTX 的释放。在相同时间内， PBS 或酯酶溶液中的释放量极少（<20 %）。这表明了 OPGAX 的组织蛋白酶 B 特异性激活药物释放机制。随后对 TBBTDP-A 和 OPGAX 的光物理性质研究证实了它们适用于NIR-II 生物成像。 TBBTDP-A 分子溶解在二甲基甲酰胺（DMF）中的吸收光谱显示在550–800 nm之间有较强的吸收带，这与 NIR-II 成像装置中通常使用的激发光源匹配。 OPGAX 表现出相似的吸收曲线，证实了荧光团的有效偶联。进一步的光致发光（PL）分析突出了预期的 AIE 特性：在纯二甲基亚砜（DMSO）中，观察到的荧光极弱；然而，增加水的比例会诱导聚集，从而显著增强 PL 强度。在 OPGAX NPs 中也观察到了类似的聚集诱导荧光增强，在水比例为90 %时达到峰值，这证实了它们的 AIE 特性和 NIR-II 成像适用性。动态光散射（DLS）分析进一步阐明了 OPGAX NPs 的聚集行为。在水体积分数（fw）为30 %时， OPGAX 开始形成聚集体，平均直径为236.3 nm。随着水体积分数从30 %增加到100 %，纳米颗粒尺寸逐渐减小，且均匀性适中。最终，在100 %水体积分数下得到平均直径约为76.2 nm的稳定纳米颗粒。
体内成像性能
在进行体内评估之前，对 OPGAX 的胶体稳定性进行了评估。在生理盐水和含胎牛血清（FBS）的培养基中，纳米颗粒（NP）的尺寸在24小时内基本保持不变，表明其在有利于延长循环的生理条件下具有优异的稳定性。已知 TAO 部分具有抗污性能并能延长全身循环时间，在体内评估了 OPGAX NPs 的药代动力学行为。静脉给药后，与游离紫杉醇（PTX）相比，OPGAX 表现出显著延长的循环时间，在注射后8小时仍保留初始剂量的约31.9 %，明显优于游离 PTX 仅5.4 %的保留率。这种延长的循环时间显著有利于增强体内肿瘤蓄积，证实 OPGAX 具有显著优于传统制剂的潜力。体外近红外二区成像证实，在808 nm激发下，OPGAX 荧光仅以聚集纳米颗粒形式存在。以 IR26（QY =0.5 %）为参比的量子产率（QY）测量显示，在水/二甲基亚砜混合溶液（fw =90 %）中， TBBTDP-A 的量子产率为0.606 %，OPGAX量子产率为0.549 %。这可能是因为 TBBTDPA 在 OPGAX 疏水基团内的分子旋转受限。光稳定性测定表明，与吲哚菁绿（ICG）相比，OPGAX 在808 nm激光照射30分钟下具有更强的抗光漂白性。这归因于胶束结构的保护作用，从而证明其适用于深层组织成像。静脉注射后的后续体内 NIR-II 成像显示，在900 nm长通（LP）滤光片下，血管结构清晰，对比度适中。荧光强度逐渐下降，同时半峰全宽（FWHM）值增加。与 ICG 相比，OPGAX 表现出更强的光稳定性和更长的血管对比度，证实其在高性能体内成像方面的潜力。为进一步验证 OPGAX 的肿瘤穿透能力，在 4T1 荷瘤小鼠中进行了实时NIR-II 成像。静脉注射后，OPGAX 迅速在肿瘤相关血管中积累，并随后外渗到周围肿瘤组织中。随着时间的推移，肿瘤内的荧光强度增加，表明肿瘤内积累逐渐增多。最终，OPGAX 几乎分散在整个肿瘤组织中，而血管内的荧光信号减弱。
体内肿瘤内分布
随后在荷4T1肿瘤 BALB/c 小鼠中进行的生物分布研究验证了这些发现。全身给药后， OPGAX 迅速在肿瘤部位积聚，在注射后1小时就在肿瘤与肿瘤周围组织之间形成强烈的荧光对比。肿瘤部位的荧光强度随时间逐渐增加，可检测长达48小时。这种延长的信号与 OPGAX 的长血液循环时间相符，突显了其作为持续肿瘤成像剂的潜力。实时近红外二区成像显示荧光信号的半峰全宽（FWHM）动态变化。注射后1小时11.64 nm，降低到第6小时的7.05 nm，此时使用900 nm长通滤光片测试，获得的信噪比（SBR）最高，为2.29。注射后24小时，半峰全宽扩展至10.00 nm。这些研究结果表明，最佳成像分辨率出现在注射后约6小时，这成为高对比度 NIR-II 肿瘤成像的最佳时间点。
体内抗肿瘤活性
为评估 OPGAX 的治疗潜力，首先在体外评估了其对 4T1 乳腺癌细胞的细胞毒性。OPGAX 表现强效细胞毒性，半数抑制浓度（IC50）为37.65 µg mL−1 ，流式细胞术证实其主要诱导晚期凋亡。利用 BALB/c 小鼠的 4T1 肿瘤模型研究了其体内抗肿瘤效果。当肿瘤体积达到约50 mm3时，将小鼠随机分配，通过静脉注射 PBS 、 Taxol 或 OPGAX 治疗，每2天一次，共4次（紫杉醇当量：15 mg kg-1）。与 PBS 组的结果相比， Taxol 和 OPGAX 均表现出显著的抑制肿瘤进展。OPGAX 实现了更优且持久的肿瘤抑制，使肿瘤生长减少75.7 %，而Taxol为54.9 %。这种增强的治疗效果归因于 OPGAX 的全身循环和转胞吞作用介导的转运，从而提高了肿瘤蓄积和更深的穿透能力。组织学分析进一步证实了 OPGAX 的增强治疗效果。 TUNEL 测定显示，在 OPGAX 处理的小鼠中，肿瘤组织中广泛存在凋亡，而紫杉醇处理的肿瘤中的凋亡主要局限于外周区域。
结论
本文开发了一种多功能聚合物-药物偶联物 OPGAX ，拥有近红外二区荧光生物成像与强效肿瘤穿透治疗能力。通过将 AIEgen（TBBTDP-A）整合到偶联物中， OPGAX 在水溶液中自组装成均一的纳米颗粒，在近红外二区显示出显著增强的荧光强度。这种 AIE 特性能够实现清晰的体内血管可视化和实时追踪纳米颗粒从肿瘤血管深入肿瘤组织的浸润情况。两性离子 TAO 部分延长了体循环时间，并通过转胞吞介导的转运主动促进肿瘤穿透，显著增强了药物向肿瘤组织的递送。在三阴性乳腺癌 4T1 肿瘤模型中，OPGAX 展现出优异的抗肿瘤效果，且具有良好的生物安全性。
参考文献
Self-Assembled Nanoconjugates with Aggregation-Induced Emission for Near-Infrared II Imaging and Transcytosis-Driven Cancer Therapy, Guiping Yuan, Wutong Du, Feiyi Sun, Qiuyang Dong, Cheng Liu, Yingni Xu, Chunxi Liu, Jacky W. Y. Lam, Jianwei Sun, Jiajia Xiang, Ryan T. K. Kwok, and Ben Zhong Tang*, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202506770. https://doi.org/10.1002/anie.202506770.
