近红外钌(II)复合物能量转移优化增强声动力疗法的稳定性与效率

为解决深部肿瘤治疗中传统光动力疗法(PDT)组织穿透不足和声敏剂稳定性差的问题，研究人员开发了新型近红外(NIR)吸收型钌(II)复合物IR780-TPEY-Ru。该研究通过π扩展配体与四苯乙烯(TPE)的协同整合，构建了具有低能级3 IL/3 ILCT激发态和增强NIR吸收特性的纳米平台。实验证实该体系在超声(US)激发下具有优异的单线态氧(1 O2 )生成效率和光稳定性，体内外实验显示其对深部肿瘤具有显著治疗效果，为影像引导的声动力疗法(SDT)提供了创新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，深部病灶的精准干预始终是重大挑战。传统光动力疗法(PDT)虽具有非侵入优势，但受限于可见光穿透深度，难以有效作用于深层组织。而声动力疗法(SDT)利用超声波深层穿透特性（可达10 cm），通过激活声敏剂产生活性氧(ROS)杀伤肿瘤，为深部肿瘤治疗带来新希望。然而现有声敏剂普遍存在稳定性差、ROS量子产率低等问题。与此同时，钌(II)多吡啶配合物虽在PDT中展现出优异的光物理性能和DNA结合能力，但其吸收波长多位于短波长可见光区。如何通过分子工程构建兼具近红外(NIR)吸收、超声响应稳定性和高效ROS生成的声敏剂，成为突破深部肿瘤治疗瓶颈的关键。

针对这一系列挑战，中国科学院的研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表了创新性成果。他们设计开发了IR780-TPEY-Ru纳米平台，通过将π扩展配体IR780（电子给体）与四苯乙烯(TPE)分子转子巧妙结合，构建了具有独特电子结构的钌(II)配合物。该体系不仅实现了NIR区吸收/发射特性，更通过促进低能级³
IL（系内激发态）和³
ILCT（系内电荷转移态）形成，显著提升了超声激发的ROS产率。

研究采用多学科交叉技术：通过密度泛函理论(DFT)计算预测分子轨道能级；利用Suzuki偶联和核取代反应构建TPEY修饰的IR780衍生物；采用纳米共沉淀法制备DSPE-PEG₂₀₀₀
包裹的纳米颗粒；借助电子顺磁共振(EPR)和DPBF探针定量¹
O₂
生成；建立HepG2肝癌模型评估体内外治疗效果。

【2.1 设计、合成与表征】
研究团队通过分子建模发现，TPEY的引入可使IR780-TPEY-Ru的能隙(Eg)降至0.33 eV，显著低于原始IR780的2.032 eV。合成路线中，先通过Suzuki偶联制备TPEY-OH中间体，再经亲核取代获得IR780-TPEY，最终与钌配位形成目标复合物。核磁共振(¹
H/¹³
C NMR)和高分辨质谱(HRMS)证实了结构正确性。纳米颗粒的透射电镜(TEM)显示其粒径约100 nm，在血清中保持良好稳定性，药物负载量达32%。

【2.2 光物理性能与声敏效应】
DFT计算显示IR780-TPEY-Ru的HOMO电子云完全离域于联吡啶-钌结构，具有显著分子内电荷转移(ICT)特性。光谱分析表明其最大吸收波长770 nm，发射波长805 nm，具备理想的NIR成像能力。在超声(0.5 W·cm^-2
)激发下，IR780-TPEY-Ru的¹
O₂
产率较IR780提升3倍，且30分钟超声后仅衰减20%，稳定性显著优于对照组。

【2.3 体内成像与分布】
活体荧光成像显示，IR780-TPEY-Ru在注射48小时后肿瘤部位信号达到峰值，离体器官分布证实其具有优异的肿瘤靶向性。这种长循环特性归因于TPEY的聚集诱导发光(AIE)效应和纳米载体DSPE-PEG₂₀₀₀
的隐形特性。

【2.4 抗肿瘤疗效】
在HepG2荷瘤小鼠模型中，IR780-TPEY-Ru+US组治疗后肿瘤体积仅增长4倍，显著优于IR780+US组（6倍增长）。值得注意的是，对侧超声治疗组（US-contralateral）疗效与直接治疗组相当，证实超声波可穿透腹腔激活声敏剂。组织学分析显示治疗组肿瘤细胞出现明显坏死，而小鼠体重和肝肾功能指标无异常，证实了治疗安全性。

这项研究通过巧妙的分子设计，首次实现了钌(II)配合物在NIR区的声动力治疗应用。IR780-TPEY-Ru的创新性体现在：（1）TPEY的AIE特性解决了传统IR780聚集荧光猝灭问题；（2）钌配位结构协同增强ICT效应，提升¹
O₂
量子产率；（3）超声稳定性较商业声敏剂提高2倍。该工作不仅为深部肿瘤提供了影像指导的精准治疗新范式，更开辟了金属配合物在声动力治疗中的设计新思路，对推动肿瘤治疗学发展具有重要价值。