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为解决 PTCDA 水溶性差、易聚集的问题，研究人员通过一锅法水热合成 Per CDs 及其叶酸共轭物 PerFACDs，用于 PC-3 细胞靶向 PDT。发现 PerFACDs 光疗效果更优，诱导凋亡 / 坏死，为前列腺癌靶向 PDT 提供新候选。
光动力治疗（PDT）作为一种新兴的癌症治疗手段，通过光敏剂在光照下产生活性氧（ROS，如单线态氧1O2）来杀伤肿瘤细胞，具有微创、低全身毒性等优势。然而，传统光敏剂多为疏水性有机物，在生物环境中易聚集，导致肿瘤富集效率低、治疗效果受限。例如，苝四羧酸二酐（PTCDA）虽能高效产生活性氧，但其水溶性差（在有机溶剂中溶解度仅 1-2 mg/L），且分子间强 π-π 相互作用会引发聚集，严重制约了其在生物成像和光疗中的应用。此外，前列腺癌（PCa）作为男性高发恶性肿瘤，传统治疗易复发，靶向治疗成为研究热点 —— 叶酸受体（FR，尤其是 FR-α 亚型）在前列腺癌细胞表面高表达，利用叶酸共轭体系实现光敏剂的精准递送，可提高治疗特异性并减少对健康组织的损伤。
为突破上述瓶颈，埃及国家研究中心（National Research Center, Dokki, Egypt）的研究团队开展了一项创新性研究，相关成果发表在《Bioorganic Chemistry》。该团队通过一步水热法合成了水溶性苝四羧酸共轭碳量子点（Per CDs）及其叶酸共轭物（PerFACDs），系统探究了其作为第三代光敏剂在前列腺癌靶向光动力治疗中的潜力。
关键技术方法
研究主要采用以下技术：
- 纳米材料合成：以 PTCDA 为前驱体，通过一锅法水热合成 Per CDs，进一步偶联叶酸得到 PerFACDs，全程以水为溶剂，无需有毒试剂。
- 材料表征：利用高分辨透射电镜（HRTEM）观察纳米颗粒形貌及尺寸，傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和 X 射线光电子能谱（XPS）分析化学结构，测定单线态氧量子产率（ΦΔ）、zeta 电位、吸光度及光致发光光谱。
- 细胞实验：以 PC-3 前列腺癌细胞和正常人类皮肤成纤维细胞（HFF-1）为模型，通过 MTT 法检测细胞毒性，流式细胞术分析细胞死亡方式，评估溶血活性及对正常外周血单核细胞的影响，计算选择性指数（SI）评估靶向毒性。
研究结果
1. 纳米颗粒的形貌与理化性质
- 形貌与尺寸：Per CDs 和 PerFACDs 均为均匀球形纳米颗粒，直径均小于 8 nm，适合肿瘤被动靶向递送。
- 表面电荷与光敏性能：生理 pH 条件下，Per CDs 表面电荷为 - 9 mV，PerFACDs 为 - 12 mV；PerFACDs 的单线态氧量子产率（ΦΔ=0.22）使其在光照下能高效产生活性氧。
2. 生物相容性与细胞毒性
- 正常细胞毒性：两种纳米颗粒对 HFF-1 成纤维细胞、正常外周血细胞均表现出极低毒性，证实良好的生物相容性。
- 靶向毒性：黑暗条件下，PerFACDs 对 PC-3 细胞的选择性指数（SI=2.4）显著高于 Per CDs（SI=1.47），表明叶酸共轭显著增强了对 FR 阳性细胞的靶向能力。
- 光动力治疗效果：在 520 nm 单色光（1.5 mW/cm2）照射 60 分钟后，PerFACDs 可完全清除 PC-3 细胞，效果显著优于 Per CDs。机制研究显示，短时间照射主要诱导细胞凋亡，长时间照射则引发坏死。
3. 细胞死亡机制
流式细胞术分析表明，PerFACDs-PDT 通过调控氧化应激通路，在早期诱导细胞凋亡（如线粒体膜电位破坏、caspase 激活），晚期则因过度氧化损伤导致细胞坏死，从而实现高效肿瘤杀伤。
研究结论与意义
本研究开发了一种简单、环保的水热合成策略，成功制备了水溶性 PTCDA 基碳量子点，并通过叶酸共轭实现了前列腺癌细胞的主动靶向。PerFACDs 兼具高单线态氧产率、良好生物相容性和精准靶向能力，在光动力治疗中展现出显著优于非靶向体系的效果，为前列腺癌的靶向治疗提供了新型光敏剂候选。该工作不仅解决了传统 PTCDA 的溶解难题，还通过叶酸受体介导的靶向递送，为提高光疗特异性、降低全身毒性提供了新范式，有望推动第三代光敏剂在临床转化中的应用。未来研究可进一步探索其在体内模型中的治疗效果及长期安全性，为前列腺癌的精准医疗奠定基础。
