内容提要
扩展π共轭的FTQ在1140 nm处有一个光学吸收峰，并延伸到1500 nm范围。此外，通过在稀溶液中的介电光谱测定，由于强烈的分子内电荷转移，FTQ达到了14.4±0.4德拜的超强偶极矩。在生物可降解聚乙二醇(DSPE-mPEG2000)中封装后，FTQ纳米颗粒(NPs)在1064 nm激光照射下具有高达49%的光热转换效率，并具有出色的生物相容性、光稳定性和光声成像能力。体外和体内研究揭示了FTQ NPs在NIR-II窗口光声成像引导光热治疗原位肝癌中的巨大潜力。
结果与讨论
FTQ的紫外-可见-近红外吸收光谱如图所示。与前驱体TQ相比，FTQ有明显的红移442 nm，反映了脱氢后π共轭的显著延长。重要的是，与NMI (λmax = 872 nm)和PMI融合类似物(λmax = 1028 nm)相比，将共轭延伸到FTQ诱导了进一步的红移吸收，在1140 nm处显示λmax，在837 nm处显示强烈的吸收峰(λ1)，摩尔吸收系数分别为17,628和54,833 M-1cm-1。DSPE-PEG2000为包封基质制备了高水溶性(>12 mg/mL)的FTQ纳米粒子。采用透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)在25°C下研究了FTQ NPs的形貌和大小。FTQ NPs呈现均匀自组装的球形NPs，平均直径为110.8±0.8 nm，适合实现增强磁导率和保留率(EPR)的效果。在4°C下保存2周后，FTQ NPs在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中表现出高稳定性，没有明显的形态和吸收变化，这是体内长期循环所必需的。
研究了NIR-II激光(1064 nm)照射下FTQ NPs的PCE, NIR-II激光比NIR-I光源具有更深的组织穿透(>2 cm)和更高的最大允许曝光(1.0 W cm2)。FTQ NPs的PCE (η)(27,28)为49%，高于大多数NIR-II型PPT剂，如二氟化硼(1)和苯并[1,2-c:4,5-c ']双苯并([1,2,5]噻二唑)。在激光照射下，经过五次加热和冷却循环，FTQ NPs表现出优异的热稳定性和光稳定性。此外，近红外光照射FTQ NPs会在模体中产生光声(PA)信号。浓度与平均PA信号呈线性关系(决定系数，R2 = 0.99)，支持FTQ NPs作为PA显像剂的作用。
在不同的癌细胞中，包括Hepa 1-6、MCF-7和A549细胞系，评估了FTQ NPs的暗细胞毒性和体外PTT效应。与不同浓度的FTQ NPs孵育24小时后，采用细胞计数试剂盒-8 (CCK-8)检测细胞活力。在NP浓度为0 ~ 60 μg/mL范围内，3株细胞株的细胞活力均高于85%，表明FTQ NPs的暗毒性可以忽略不计。FTQ NPs在NIR-II区表现出良好的体外PTT效应。激光(1064 nm, 1.0 W cm-2)照射10 min后，细胞活力随NP浓度的增加而明显下降。测定辐照下Hepa 1-6细胞中FTQ NPs的半最大抑制浓度(IC50)为2.21 μg/mL。通过用钙黄绿素乙酰氧基甲基(绿色荧光; 活细胞)和碘化丙啶(红色荧光; 死细胞)染色 Hepa 1-6细胞来显示癌细胞消融能力，这证实了 FTQ NP 的良好消融能力。采用Annexin V-FITC和碘化丙啶进行细胞凋亡/坏死实验，流式细胞术分析细胞死亡情况。NIR-II激光照射后，FTQ NPs诱导2.5%的早期凋亡细胞、16.5%的坏死细胞和79.0%的晚期凋亡/坏死细胞。相比之下，FTQ NPs和NIR-II激光单独照射都不能抑制细胞生长。这些结果证实了FTQ NPs有效的体外PTT作用。然而，必须指出的是，FTQ NPs中缺乏靶向官能团。由于肝脏是纳米颗粒积聚的首选位置，因此对肝癌进行了体内PTT。此外，EPR效应还可以促进FTQ NPs在肿瘤血管化区域的积累。
本文在1064 nm激光照射下对FTQ NPs进行了PA成像引导PTT的体内研究。选择雌性BALB/c小鼠(6周龄)作为Hepa 1-6细胞原位肝肿瘤模型，随机分为3组，每组5只。取只注射PBS的小鼠作为对照组(G1)，其余两组分别注射FTQ NPs (60 μg/mL, 100 μL)，不(G2)/ (G3)激光照射(1.0 W cm-2, 10 min)。G3的实验流程如图所示。小鼠注射FTQ NPs并在第一天接受激光照射，随后进行20天的治疗评估。获得荷瘤小鼠高分辨率PA图像，确定激光照射的最佳时间为注射后4 h。用红外热像仪记录肝脏部位温度。与G1相比，G3的温度明显升高至53.5°C (ΔT = 19.5°C)，表明FTQ NPs在体内光热转换效率高。
为了方便肿瘤大小的无创可视化，用荧光素酶预转染肝肿瘤细胞。在20天的时间内，监测荧光素酶标记肿瘤部位的生物发光信号。通过体内成像系统测量肿瘤的发光亮度来评估肿瘤体积。G1和G2的肿瘤表现出较高的生长速度。相反，在G3中，初始消除后未观察到肿瘤爆发，并且存活率在20天内保持稳定，表明FTQ NPs对肝脏肿瘤增殖有抑制作用。在不同的处理下，切除G1-G3小鼠的肝器官。G3组肝脏呈健康红色，肿瘤面积最小，与体内生物发光成像一致。H&E染色进一步评估肿瘤凋亡。G3组肿瘤在治疗后表现出明显的坏死区域，而其他组的变化可以忽略不计。这些结果表明，在NIR-II窗口中，PA成像引导的PTT中FTQ NPs具有优异的肿瘤消融性能。
结论
本文开发了一种新型的NIR-II PTT剂FTQ，它在1140 nm处具有λmax的NIR-II吸收，尾部达到1500 nm。此外，与ICT的FTQ产生了14.4±0.4德拜的高偶极矩。由于主要的非辐射振动弛豫和良好的光稳定性，FTQ NPs在1064 nm激光照射下的PCE高达49%。体外和体内研究证实了FTQ NPs具有良好的生物相容性、光热治疗效果和PA成像能力。因此，基于FTQ NPs的原位肝癌PTT可以在PA成像引导下在NIR-II区成功实现。作者期待FTQ能在未来的多模式协同治疗中得到应用。同时，合成方法将应用于开发具有更大吸收红移的新型NIR-II吸收剂。
参考文献
A Terrylene−Anthraquinone Dyad as a Chromophore for Photothermal Therapy in the NIR-II Window. Ze-Hua Wu, Min Peng, Chendong Ji, Panagiotis Kardasis, Ioannis Tzourtzouklis, Martin Baumgarten, Hao Wu, Thomas Basche, George Floudas,* Meizhen Yin,* and Klaus Müllen*, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 26487−26493，https://doi.org/10.1021/jacs.3c11314
