具有双重功能的AIE活性Ir(III)配合物：用于胰蛋白酶检测及靶向细胞器的光动力疗法

《Journal of Inorganic Biochemistry》：Dual-functional AIE-active Ir(III) complexes for trypsin detection and organelle-targeted photodynamic therapy

基于AIE特性的Ir(III)配合物合成及其在光动力治疗与trypsin传感中的应用。

　　在当今医学研究中，光动力疗法（Photodynamic Therapy, PDT）作为一种非侵入性的癌症治疗手段，正逐渐受到广泛关注。PDT通过光激活的光敏剂产生具有毒性的活性氧物质（Reactive Oxygen Species, ROS），从而诱导肿瘤细胞死亡。这一过程不仅依赖于光敏剂的光化学性质，还与其在生物组织中的定位和靶向能力密切相关。近年来，研究人员不断探索具有高效ROS生成能力和良好生物相容性的新型光敏剂，以提高PDT的治疗效果。其中，具有聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）特性的铱（III）配合物因其独特的光物理性质，成为PDT领域的重要研究对象。

AIE是一种特殊的光物理现象，其特点是某些化合物在稀释溶液中表现出较弱或无荧光，但在聚集状态下则能发出强烈的荧光。这一特性与传统的聚集导致荧光淬灭（Aggregation-Caused Quenching, ACQ）现象相反，使得AIE材料在生物成像、传感以及光疗等应用中展现出显著优势。AIE材料能够在高浓度下保持荧光活性，避免了传统荧光材料在浓度过高时因分子间相互作用而导致的荧光减弱问题。此外，其良好的光稳定性、较大的斯托克斯位移（Stokes shift）以及较高的量子产率，使其在实际应用中更具可行性。

在癌症治疗中，PDT的疗效不仅取决于光敏剂本身产生的ROS能力，还与光敏剂在细胞内的分布和靶向性密切相关。线粒体作为细胞的能量工厂，同时也是细胞凋亡的关键调控中心，因此成为PDT治疗的重要靶标。线粒体功能障碍与多种癌症的发生和发展密切相关，通过靶向线粒体的光敏剂可以更有效地诱导癌细胞凋亡。同时，溶酶体作为细胞内负责降解和回收物质的细胞器，其在PDT中的作用也不容忽视。溶酶体中的酶类和活性物质能够与光敏剂发生相互作用，进一步增强其光化学反应效率。

基于AIE特性的铱（III）配合物在PDT中的应用具有巨大潜力。这类材料不仅能够克服传统光敏剂在高浓度下容易发生荧光淬灭的问题，还能够在光激发下产生高效的ROS，从而对癌细胞造成损伤。此外，铱（III）配合物的结构高度可调，使其能够通过设计不同的配体实现对特定细胞器的靶向。例如，通过引入特定的官能团或分子结构，可以实现对线粒体和溶酶体的双重靶向，从而提高PDT的治疗效果。这种双重靶向能力不仅有助于增强ROS的生成效率，还能够提高光敏剂在细胞内的积累和定位，使其更有效地作用于靶细胞。

在本研究中，研究人员设计并合成了两种具有AIE特性的铱（III）配合物，命名为Ir-1和Ir-2。这些配合物不仅在聚集状态下表现出强烈的发光特性，还能够有效生成ROS，包括单线态氧（¹O₂）和超氧阴离子（•O₂^?）。通过与牛血清白蛋白（Bovine Serum Albumin, BSA）结合，研究人员构建了一种用于检测胰蛋白酶的生物传感器。BSA作为一种生物大分子，能够在AIE测试系统中起到保护作用，防止光敏剂因聚集而导致的荧光淬灭。这种设计不仅提高了检测的灵敏度，还为PDT治疗中的光敏剂定位提供了新的思路。

为了验证这些铱（III）配合物在PDT中的治疗潜力，研究人员对其在HeLa细胞中的光毒性、暗毒性以及ROS生成效率进行了系统评估。实验结果表明，这些配合物在光照条件下能够高效生成ROS，并且对HeLa细胞表现出显著的光毒性。同时，它们在暗态下对细胞的毒性较低，显示出良好的生物相容性。此外，通过共定位分析，研究人员进一步确认了这些配合物能够有效靶向线粒体和溶酶体，这为它们在癌症治疗中的应用提供了坚实的理论基础。

值得注意的是，其中一种配合物Ir-2在近红外光激发下表现出高效的发光性能，这使得其在生物成像和光疗中的应用更加广泛。近红外光具有较好的组织穿透能力，能够在体内实现对深层组织的靶向治疗，这为PDT在临床应用中的可行性提供了重要支持。此外，Ir-2的发光特性使其能够作为光敏剂和成像探针的双重功能材料，从而实现对癌细胞的实时监测和治疗。

本研究的成果不仅展示了AIE活性铱（III）配合物在PDT中的高效性能，还通过结合生物传感技术，拓展了其在癌症诊断和治疗中的应用范围。这种“诊断-治疗”一体化的探针设计，为癌症的精准治疗提供了新的方向。通过同时实现对胰蛋白酶的检测和对线粒体、溶酶体的靶向治疗，这些铱（III）配合物能够为癌症的早期诊断和个性化治疗提供有力支持。

在实际应用中，这些AIE活性铱（III）配合物的合成和性能优化仍需进一步研究。例如，如何提高其在体内的稳定性和生物可降解性，以减少对正常组织的潜在毒性，是未来研究的重要方向。此外，如何在不同类型的癌细胞中实现更高效的靶向和ROS生成，也是需要解决的关键问题。通过不断改进材料的结构和功能，研究人员有望开发出更加安全、高效的PDT光敏剂，为癌症治疗提供新的解决方案。

本研究的成果也提示了AIE材料在生物医学领域的广阔前景。除了在PDT中的应用，AIE材料还可以用于生物成像、疾病诊断、药物递送等多个方面。其独特的发光特性和良好的生物相容性，使其成为一种极具潜力的多功能材料。随着对AIE材料研究的深入，未来可能会出现更多基于AIE特性的新型生物探针，这些探针不仅能够实现对特定酶的检测，还能够作为高效的光敏剂，为癌症的治疗提供更加精准和个性化的手段。

在实际应用中，研究人员还需要考虑AIE材料的体内行为和代谢途径。例如，这些材料在体内的分布、清除率以及是否会对正常细胞造成损伤，都是影响其临床应用的重要因素。因此，进一步研究这些材料的生物相容性、组织穿透能力以及在体内的稳定性和安全性，对于推动其在临床中的应用至关重要。此外，如何通过不同的化学修饰手段，提高其在特定细胞器中的靶向性和ROS生成效率，也是未来研究的重要方向。

总之，本研究通过设计和合成两种具有AIE特性的铱（III）配合物，不仅实现了对胰蛋白酶的高效检测，还展示了其在PDT中的显著治疗潜力。这种将生物传感与光疗相结合的探针设计，为癌症的早期诊断和治疗提供了新的思路。随着对AIE材料研究的不断深入，未来有望开发出更多具有多功能特性的新型生物探针，为癌症治疗和生物医学研究带来更多的突破和创新。