内容提要
本研究报道一种溶酶体靶向聚集诱导发射（AIE）光敏剂PTQ-TPA 3，通过受体单元环融合和转子整合而工程化。PTQ-TPA 3独特地实现了高效的纯I型ROS产生，以及近红外-II（NIR-II）荧光发射和光热转换特性。在多模态成像模式的指导下，PTQ-TPA 3纳米颗粒使协同光动力学和光热疗法实现ICD介导的光疗。PTQ-TPA 3通过产生纯I型ROS利用其光热效应诱导细胞凋亡，在缺氧肿瘤环境中表现出卓越的功效。
我们合成了三种分子PTQ-TPA 1、PTQ-TPA 2和PTQ-TPA 3，具有以噻二唑并喹喔啉（TQ）为核心和三苯胺（TPA）为强给电子单元的D-A-D结构。PTQ-TPA 1在THF中显示出在612 nm处的红外吸收和在900 nm处的荧光发射。具有稠合受体环的PTQ-TPA 2具有长红外吸收（670 nm）和荧光发射（915 nm）。PTQ-TPA 2受体单元是平坦的，并且由于π-π堆积而表现出聚集诱导的淬灭。PTQ-TPA 3在两个吸收光谱中都表现出显著的J聚集红移，（从672到735 nm），而PTQ-TPA 2显示出不太明显的J-聚集红移。PTQ-TPA 3的荧光强度从扭曲的分子内电荷转移（TICT）随着不需要的溶剂水的增加，AIE性质发生变化，这有利于治疗中的成像指导。PTQ-TPA 1 NP、PTQ-TPA 2 NP和PTQ-TPA 3 NP分别表现出132.23 nm、124.63 nm和114.37 nm的流体动力学直径，在透射电子显微镜（TEM）下呈均匀球体。PTQ-TPA 3 NP在水溶液中保持稳定的粒径7天，Zeta电位测定结果表明，PTQ-TPA 1、PTQ-TPA 2和PTQTPA 3纳米粒的表面电荷分别为− 25.75 mV、− 24.37 mV和− 29.47 mV，分别所有材料在600-900 nm范围内表现出强且宽的吸收，其中，PTQ-TPA 1 NP和PTQ-TPA 2 NP分别在628 nm和670 nm处表现出优异的红外电荷转移吸收峰。和NIR-II荧光发射。PTQ-TPA 3纳米颗粒在735 nm处具有J聚集吸收峰，在955 nm处具有荧光发射峰，这使得它们适合于在近红外光激发下的肿瘤诊断和治疗。
采用各种荧光探针来评估活性氧的产生。2，7-二氯二氢荧光素（DCFH）用于监测I型或II型PDT过程中的总ROS。在暴露于808 nm激光照射后，（0.8 W cm-2），PTQ-TPA 3 NP和DCFH混合物在520 nm处的荧光强度随时间增加，而PTQ-TPA 1 NP和PTQ-TPA 2 NP观察到最小的变化，值得注意的是，PTQ-TPA 3 NP产生的ROS水平比商业NIR光敏剂ICG高13倍。使用特异性探针进一步确认TPA 3 NP：1O2探针（ABDA）、O2− ·探针（二氢罗丹明123，DHR 123）和羟苯基荧光素指示剂（羟苯基荧光素，HPF）。S23-S25证明在808 nm激光照射（0.8 W cm− 2）下PTQ-TPA 3 NP和DHR 123或HPF探针的荧光信号增强。相反，ABDA吸光度和SOSG发射保持不变，而SOSG在光敏剂ICG的存在下显示出显著增强。这些发现表明PTQ-TPA 3 NP主要产生O2-·和β-OH而不是1O2。此外，使用5-叔丁氧基-碳-5-甲基-1-吡咯烷-n-氧化物（BMPO）的电子顺磁共振（EPR）光谱证实了强O2-·在光照射下PTQ-TPA 3 NP的信号，而用捕获剂2，2，6，6-四甲基哌啶（TEMP）没有观察到波动线。PTQ-TPA 3纳米粒是一种有效的I型光敏剂，光电流测量进一步证明了PTQ-TPA 3在光照射下有效产生电子和空穴的能力。连续808 nm激光照射提高了50 μM PTQ-TPA 1 NP、PTQ-TPA 2 NP和PTQ-TPA 3 NP的最高温度。说明了在808 nm激光照射下PTQ-TPA 3 NP在水溶液中的温度-时间/浓度依赖性，100 μM PTQTPA 3 NP溶液在5分钟内达到64.2 ℃。在808 nm激光照射下，PTQ-TPA 3纳米粒子在5次加热和冷却循环中表现出良好的光热稳定性，而ICG分子表现出明显的光漂白作用，PTQ-TPA 3纳米粒子的光热转化效率达到39.45%，而ICG分子的光热转化效率达到100%。
用共聚焦显微镜观察PTQ-TPA 3纳米粒在Panc 02细胞中的摄取和共定位情况，结果表明，PTQ-TPA 3纳米粒在Panc 02细胞中有较强的荧光信号用细胞器特异性示踪剂共染色进一步揭示了PTQ-TPA 3 NP主要在溶酶体内积累此外，PTQ-TPA 3 NP的细胞摄取在4 ° C下显著减少，这是一种抑制能量依赖性内吞作用的条件。这意味着摄取过程需要能量并且主要是内吞作用相关的。此外，当细胞受到mβCD（阻断小窝介导的内吞作用）和氯丙嗪（网格蛋白介导的内吞作用的抑制剂），PTQ-TPA 3 NP的摄取也受损。可以推断PTQ-TPA 3 NP的细胞摄取机制可能与典型的内吞作用不一致，而是可能是不同内吞途径的混合。为了评估细胞内ROS的产生，使用荧光探针2′，7 ′-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）。在酶促水解和ROS氧化后，DCFH-DA转化为2′，7 ′-二氯荧光素（DCF），发射绿色荧光。PTQ-TPA 3 NP在光照射时引发明显的绿色荧光信号，流式细胞术定量ROS水平进一步证实了共聚焦成像结果。另外，通过共聚焦激光扫描显微镜观察到二氢乙锭（DHE）与O2-·相互作用时的特征红色荧光。相比之下，在相同的实验条件下，单独的PTQ-TPA 3 NP仅表现出可忽略的探针信号。用单线态氧传感器绿色（SOSG）探针作为1O2指示剂的类似实验没有发现1O2产生的证据。随后，通过细胞计数试剂盒-8（CCK-8）方法检测Panc 02细胞的杀伤效果。当在黑暗条件下与浓度范围为0至80 μM的PTQ-TPA 3 NP孵育时，Panc 02细胞表现出超过90%的存活率，表明在不存在光照射的情况下细胞毒性可忽略不计。在10 nm激光照射下，细胞存活率以浓度依赖性方式显著降低，证明PTQ-TPA 3纳米颗粒的有效抗肿瘤功效。（活细胞染色）和丙基碘用活/死细胞共染色PTQ-TPA 3 NP（PI，死细胞染色）以证明PTQ-TPA 3 NP的细胞毒性作用。在这些对照组中仅观察到绿色荧光信号实验细胞发出强烈的红色荧光，表明PTQ-TPA 3 NP是诱导细胞死亡的高效光敏剂。PTQ-TPA 3 NPs + L组的坏死和凋亡率显著高于PBS组、PBS + Laser组和PTQTPA 3 NPs组。D多细胞肿瘤球（MCTS）通常适于模拟缺氧实体瘤的微环境。将直径约为600 μm的panc 02细胞的MCTS与PTQ-TPA 3纳米粒孵育6小时。（0.8Wcm-2，20 min），发现MCTS几乎被破坏，并且在用钙黄绿素-AM和PI共染色后显示出明显的红色PI信号，表明PTQ-TPA 3 β对缺氧实体瘤具有优异的杀伤作用。PBS、PBS +激光和PTQ-TPA 3 NP组中的MCTS显示出明亮的绿色AM信号，这表明PTQ-TPA 3 NP和白色光处理具有良好的生物安全性。结果表明PTQ-TPA 3 NP即使在缺氧条件下也能有效地产生ROS，包括O2-·，这表明它们用于PDT的潜力。
我们发现PTQ-TPA 3纳米颗粒在光疗过程中在Panc 02细胞中产生与焦亡一致的形态学变化。PTQ-TPA 3 NPs与Panc 02细胞共培养4 h后，随着激光照射时间的延长，细胞膜上的气泡突起越来越明显在光照射5分钟后，在随后的30分钟内的实时观察揭示了Panc 02细胞膜在PTQ-TPA 3 NP染色的细胞中的进行性扩增，这一形态学转变为细胞凋亡过程提供了直接证据蛋白质印迹分析显示PTQ-TPA 3 NP染色的Panc 02细胞在照射后表达显著更高浓度的GSDMD-N和切割的半胱天冬酶1，这进一步证实了PTQ-TPA 3 NP诱导的焦亡的发生。随后，免疫原性死亡的两个重要标志物CRT和HMGB-1进一步鉴定了焦亡介导的ICD过程。PTQ-TPA 3 NP染色的Panc 02细胞的激光照射显著增强了CRT的表面暴露。另外，这些发现表明PTQ-TPA 3 NPs通过NIR光诱导ICD有效。此外，酶联免疫吸附测定（ELISA）检测到在细胞凋亡过程中乳酸脱氢酶（LDH）和促炎细胞因子IL-1β和IL-18水平升高。
在808 nm激光照射下，只有PTQ-TPA 3 NPs显示出明亮的NIR-II荧光信号。为了评估PTQ-TPA 3 NPs的NIR-II区域的成像效果，我们将PTQ-TPA 3 NPs注射到小鼠尾静脉中，并将其注射到腹部和后肢的血管结构中。在1000 nm的长通滤光片下，利用近红外光谱-Ⅱ的荧光信号进行标记，准确地映射血液循环系统。此外，更窄的半宽度（503 μm）和更高的信噪比（SNR = 2.63）的腹部血管进行NIR-II成像。接着，我们通过将PTQ-TPA 3纳米颗粒注射到肿胀的尾静脉中以通过NIR-II荧光测定肿瘤中的富集程度来测试PTQ-TPA 3纳米颗粒靶向小鼠肿瘤的能力。6A和S44，肿瘤荧光信号随着时间的增加逐渐增强，在8 h达到最高，然后逐渐代谢，这与光声成像结果一致。随后，对小鼠主要器官和肿瘤进行NIR-II成像，发现肝脏，脾脏和肿瘤上可见明亮的NIR-II发光，而在心脏、肺和肿瘤上显示出极弱的信号，进一步证实了PTQ-TPA 3 NP的优异的NIR-II成像能力。随后，PTQ-TPA 3 NP用于用光动力PTT治疗Panc 02小鼠。然后在体内研究PTQ-TPA 3纳米粒的光热治疗特性。注射后8小时，通过红外热成像仪实时收集小鼠的温度变化。光热结果显示，PTQ-TPA 3 NPs +激光组的肿瘤温度在前5分钟内从34 ℃迅速升高至55 ℃。PBS +激光组的温度升高激光对照组可忽略不计。后将Panc 02荷瘤C57 BL/6 J小鼠随机分为4组，观察不同给药方法对肿瘤生长和体重的影响，观察PTQ-TPA 3纳米粒的体内抗肿瘤作用。与对照组（PBS、PBS +激光和PTQ-TPA 3 NPs）相比，PTQ-TPA 3 NPs +激光组显著抑制肿瘤生长。
总结
我们通过结合受体环融合和转子整合的分子进化策略，开发了一种溶酶体靶向的近红外-Ⅱ AIE光敏剂PTQ-TPA 3，PTQ-TPA 3纳米粒具有几个突出的特征，包括优异的光声和近红外-Ⅱ荧光成像能力（PLQY = 6.45%），光热转换效率高（39.45%），并且在低氧条件下显著纯的I型ROS产生值得注意的是，在多模式成像引导下，PTQ-TPA 3 NP通过组合的光热和光动力效应协同诱导Panc 02细胞中的细胞凋亡，表现出强的抗肿瘤适应性并引发稳健的免疫应答。
参考文献
Electron acceptor motif-manipulated NIR-II AIE photosensitizers synergically induce tumor pyroptosis through multimodal image-guided pure type I photodynamic and photothermal therapy，Chunbai Xiang , Yu Liu , Qihang Ding， Ting Jiang ，Chao Li ，Jingjing Xiang ， Xing Yang , Yue Wang , Ting Yang , Wenxue Tong , Kun Qian，Qi Zhao, Zhiyun Lu , Zhen Cheng, Ping Gong*, Biomaterials, 2026, 324, 123490. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123490
