环三磷腈基胶束结构：水介质中的合成、光化学行为及活性氧生成能力研究

本研究针对传统光敏剂(PSs)水溶性差、生物应用受限的难题，开发了基于环三磷腈(cyclotriphosphazene)的新型胶束结构。研究人员通过BODIPY修饰设计出三种衍生物，在642-662 nm红光区具有强吸收特性，单线态氧(1 O2 )量子产率达99%。采用Tween 80包封形成带负电胶束（ζ电位-24.2~14.0 mV），首次实现水介质中高效ROS生成，为光动力疗法(PDT)等生物应用提供新策略。

　　

在光化学领域，光敏剂(PSs)如同"分子魔术师"，能将光能转化为化学能，特别是产生具有杀伤作用的活性氧(ROS)。这类物质在光动力疗法(PDT)、光催化等领域潜力巨大，但传统基于卟啉、酞菁的光敏剂面临水溶性差、生物相容性低的瓶颈。更棘手的是，多数高效PSs需要有机溶剂溶解，严重制约其在生物医学中的应用。如何设计兼具水溶性和高效ROS生成能力的新型光敏剂，成为研究者亟待解决的"阿喀琉斯之踵"。

针对这一挑战，土耳其Ataturk大学的研究团队将目光投向了一种特殊的无机环状化合物——环三磷腈(cyclotriphosphazene)。这种由磷氮交替组成的六元环具有独特优势：光稳定性强、易于功能化修饰，且本身具有生物相容性。研究人员创新性地将具有ROS生成能力的BODIPY单元与亲水性的吗啉(morpholine)基团同时接枝到磷腈环上，设计出三款新型衍生物，并通过Tween 80包封形成水溶性胶束，相关成果发表在《Journal of Molecular Structure》。

研究采用多学科交叉技术：通过核磁共振(³¹
P/¹
H/¹³
C NMR)和X射线单晶衍射(化合物9的CCDC编号2412736)确认结构；UV-Vis和荧光光谱测定光物理性质；动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征胶束形貌；以ABDA(9,10-蒽二亚基-双(亚甲基)二丙二酸)为探针定量¹
O₂
产率。

【Molecule design and structural characterization】部分揭示，通过精确控制BODIPY取代度(1-3个单元)，成功构建了红光吸收型杂化分子。单晶分析显示磷腈环呈平面椅式构象，BODIPY单元的空间取向有利于能量传递。

【Photophysical properties】数据显示，化合物在642-662 nm处摩尔吸光系数达10⁴
M^-1
cm^-1
量级，荧光量子产率却低于5%，暗示能量主要通过系间窜跃转化为三重态。关键发现是¹
O₂
量子产率高达89-99%，且仅需1分钟光照即可达到饱和。

【Micelle formation and characterization】证实，胶束粒径分布均匀(150-200 nm)，负电表面(-24.2~14.0 mV)确保胶体稳定性。TEM显示球形纳米结构，与DLS结果吻合。

【ROS production in aqueous media】通过ABDA光氧化实验证实，胶束化后仍保持90%以上的¹
O₂
产率，一级反应速率常数达0.15 min^-1
，突破传统PSs水介质失活的限制。

这项研究通过"无机骨架-有机功能团"的分子工程策略，成功实现三大突破：①创制红光吸收型水溶PSs，解决组织穿透深度问题；②胶束封装技术兼顾溶解性与活性；③磷腈环的电子调控作用提升ROS效率。特别值得注意的是，吗啉基团的引入不仅改善水溶性，其质子化特性还可能赋予肿瘤微环境(pH 6.5-7.0)响应性，为靶向PDT埋下伏笔。研究为新一代生物相容性光敏剂开发提供范式，相关分子设计理念可扩展至其他杂化材料体系。未来通过优化取代基组合与胶束配方，有望推动该技术向临床转化。