光能调控偶氮苯-硼复合物光催化剂对Aβ纤维动态氧化的机制研究及其在阿尔茨海默病治疗中的潜在应用

本研究针对阿尔茨海默病(AD)中淀粉样蛋白β(Aβ)纤维清除难题，开发了基于偶氮苯-硼复合物的血脑屏障穿透型光催化剂。通过精确调控光能量参数，研究人员首次揭示了Aβ纤维光氧化反应与光能量的S型曲线关系，证实其依赖总光能量而非辐照度的特性，为深部脑组织光疗提供了新策略。该成果发表于《Scientific Reports》，为AD的疾病修饰治疗开辟了非侵入性干预新途径。

　　

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(AD)犹如一座难以攻克的堡垒，其核心病理特征——淀粉样蛋白β(Aβ)纤维在大脑中的异常沉积，长期以来困扰着科学界。尽管近年来抗体药物如lecanemab在临床取得突破，但血脑屏障穿透效率低、治疗成本高昂等问题仍制约着疗效。更棘手的是，Aβ纤维具有特殊的交叉β折叠结构，使其对常规治疗手段产生顽固抵抗。正是在这样的背景下，东京大学药学部神经病理学研究室的研究团队另辟蹊径，将光催化技术与神经治疗相结合，开发出具有血脑屏障穿透能力的偶氮苯-硼复合物型光催化剂，为AD治疗带来了曙光。

这项发表于《Scientific Reports》的研究，首次系统阐明了光能量与Aβ纤维光氧化效率的动态关系。研究人员通过精心设计的实验证明，光氧化反应遵循独特的S型曲线而非线性响应，且关键取决于总光能量而非瞬时辐照强度。这一发现为优化深部脑组织光疗方案提供了重要理论依据，使得在光线穿透困难的脑区实现有效治疗成为可能。

研究团队采用了多项关键技术：自主研发的610nm均匀光照射系统（辐照均匀度达96.2%）、Aβ₄₂纤维体外制备模型、基于MALDI-TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）的精确氧原子计数方法，以及建立光氧化反应动力学数学模型。特别值得注意的是，实验使用的AD模型小鼠脑组织样本，为转化医学研究提供了可靠基础。

光照射装置的开发与验证

研究团队创新设计了配备搅拌平台的LED照射系统，其610nm波长光源具有86nm半峰宽。经严格测试，该装置在100mW/cm²辐照下18分钟内稳定性达99.74%，温度上升不超过2°C，为后续定量研究提供了可靠平台。

Aβ光氧化的浓度与能量依赖性

质谱分析显示，在30J/cm²光能量下，Aβ₄₂分子量增加14-81Da（对应1-6个氧原子加成）。光氧化效率与催化剂浓度（25-100mol%）呈线性相关（r=0.984）。当固定催化剂浓度为100mol%时，光氧化程度随光能量（0.3-100J/cm²）呈S型增长，半数有效剂量(ED₅₀)为6.05±1.02J/cm²。

光氧化反应机制解析

研究证实反应遵循五步级联机制：催化剂-Aβ纤维结合→光激发→系间窜越至三重态→能量转移生成单线态氧(¹O₂)→Aβ残基氧化。动力学模型显示反应速率与非氧化位点浓度相关，符合公式y=a(1-e^-bx)。值得注意的是，3J/cm²总光能量下，不同辐照强度（10-100mW/cm²）对氧化效率无显著影响（r=0.21），证实反应仅依赖累积光子数。

这项研究的意义不仅在于揭示了光氧化反应的定量规律，更开创了AD治疗新范式。通过证明低光能量即可引发有效氧化，为深部脑组织治疗提供了可行性依据。与抗体疗法相比，该策略具有分子量小（易穿透血脑屏障）、靶向性强（选择性氧化Aβ纤维）、成本低等优势。研究建立的ED₅₀参数（6J/cm²）与脑组织光穿透率（约10%）的关联性提示，体表60J/cm²照射即可达到治疗阈值。

然而，临床转化仍面临挑战：需开发适应不同AD分期（皮层→海马→脑干）的照射方案，解决组织吸光差异问题。未来研究将聚焦于优化照射参数、评估长期疗效、完善安全性评价。这项开创性工作为AD的精准光疗奠定了理论基础，标志着疾病修饰治疗进入"光控"新时代。