近日，我院王建国教授团队在癌症光诊疗研究中取得新进展，相关成果在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.上发表，题目为 “A Highly Water-Soluble Aggregation-Induced Emission Luminogen with Anion-π⁺ Interactions for Targeted NIR Imaging of Cancer Cells and Type I Photodynamic Therapy” (论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202307776)，论文第一作者为我院博士研究生刘玲秀，通讯作者为我院王建国教授和姜国玉副教授，内蒙古大学为该论文第一单位。

肿瘤细胞异常增殖、凋亡及肿瘤血管畸形引起的肿瘤缺氧被认为是导致肿瘤光疗效果有限的主要因素之一。更糟糕的是，光动力治疗（PDT）对氧气的消耗加重了肿瘤乏氧，进一步影响整体治疗效果。I型光敏剂（PSs）的低氧依赖性使其成为治疗实体肿瘤的热门选择，然而大多数的光敏剂存在水溶性差、发射波长短、稳定性差、无法区分癌细胞和正常细胞等缺点，限制了其在临床治疗中的应用。因此，如何开发高水溶性近红外I型PSs是该领域亟待解决的重要问题。

近年来，研究者们主要通过将PSs封装在两亲性聚合物、脂质体、蛋白质等中形成纳米颗粒来改善其水溶性。然而，纳米粒子面临着体内循环不稳定、可重复性差、载药效率低和药物释放不可控的问题。此外，纳米粒子的紧密包封不仅导致内部氧气不足，还阻碍了活性氧（ROS）的扩散导致疗效降低。虽然在分子中引入多个季铵盐或磺酸盐可以有效地改善PSs的水溶性，但存在合成步骤复杂、分离困难等问题。因此，开发一种简便的方法来获得高水溶性近红外I型PSs，在癌症诊疗中具有巨大的应用潜力。近日，我校化学化工学院王建国教授、姜国玉副教授课题组利用阴离子-π⁺相互作用的独特结构特征，通过阴离子交换策略成功地开发了一种具有近红外发射的高水溶性I型AIE光敏剂（DPBC-Br）用于癌细胞的光动力治疗。

图1. 高水溶性近红外I型AIE光敏剂的设计策略及应用优势

首先，为了获得具有近红外发射的高水溶性的I型AIE光敏剂，王建国教授团队分别以对甲基苯磺酸根离子（OTs^-）、碘离子（I^-）和溴离子（Br^-）为阴离子合成了一系列阴离子-π⁺型AIE光敏剂（DPBC-OTs、DPBC-I和DPBC-Br）。其中，DPBC-Br具有最优异的水溶性，在PBS中的饱和浓度高达7.3 mM，显著高于商业化染料吲哚菁绿（ICG）的2.7 mM，不需借助有机溶剂助溶或者制成纳米颗粒即可用于生物环境中，这使得DPBC-Br成为一种理想的光疗试剂。细胞成像实验表明，DPBC-Br对溶酶体和线粒体具有双重靶向性，并具有显著的抗光漂白能力。此外，DPBC-Br显示出对癌细胞的特异性识别，以及I型ROS的产生能力。因此，它最终能够实现癌细胞的靶向成像和特异性消融，同时在常氧和乏氧条件下对正常细胞保持较高的安全性。小鼠体内的近红外成像引导的I型光动力治疗也成功实现。

图2. 高水溶性近红外I型AIE光敏剂光物理化学性质测试

图3. 高水溶性近红外I型AIE光敏剂活体成像、肿瘤消融及安全性评价

总之，这项工作基于阴离子-π⁺相互作用，合理构建了优异水溶性的I型PS，与常规的纳米颗粒相比，具有更高的重复性和可控性，有望克服传统PSs的疏水性、易光漂白、高氧依赖性和缺乏选择性等瓶颈，在临床PDT中具有很大的应用前景。

该研究得到了国家自然科学基金、内蒙古自治区“草原英才”、内蒙古自治区自然科学基金、内蒙古自治区科技领军人才团队、内蒙古自治区科技攻关计划和内蒙古大学“骏马计划”等项目的资助。

通讯作者简介：

王建国：内蒙古大学教授，博士生导师。2014年毕业于中国科学院化学研究所，获理学博士学位；2016-2018年香港科技大学博士后。入选教育部青年人才计划、内蒙古自治区杰出青年、内蒙古自治区“草原英才”青年领军人才、内蒙古自治区“草原英才”、内蒙古自治区科技创新领军人才团队负责人、江西省杰出青年、内蒙古大学“骏马计划”、内蒙古大学青年科技人才培育计划等人才计划。主要从事有机光电功能材料研究，以第一作者或通讯作者在国际刊物Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Aggregate等上发表研究论文50余篇，获授权发明专利21项。主持国家自然科学基金面上、青年等基金项目20余项。现为《Aggregate》、《发光学报》、《集成技术》青年编委/编委，中国人体健康科技促进会临床微生物与感染精准检验专业委员会常务委员。

姜国玉：副教授，硕士生导师，中国化学会会员，内蒙古自治区第十批“草原英才”，江西省杰出青年基金获得者。主要从事有机光电功能材料研究工作（包括近红外荧光材料的设计合成、光动力抗菌/抗癌研究等）。主持国家自然科学基金（3项）等各类项目11项。近五年，以第一作者或通讯作者在国际刊物Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Aggregate、ACS Nano等上发表研究论文上发表SCI论文30余篇，获授权发明专利15项。参与编写《Handbook of Aggregation-Induced Emission》（Wiley Press）英文专著第11章。