近红外光触发智能水凝胶负载Ir(III)复合物靶向线粒体治疗口腔鳞癌的研究

针对口腔鳞癌(OSCC)现有疗法毒副作用大、靶向性差的问题，研究人员开发了负载光活性Ir(III)复合物的PANI-PEG-CS水凝胶(Ir(III)@PANI-PEG-CS)。该体系在NIR照射下可精准释放Ir(III)靶向线粒体，通过激活线粒体凋亡通路和抑制PI3K/AKT通路，实现62.5μg/mL浓度下的高效抗癌作用，为OSCC治疗提供新型光控靶向策略。

　　

口腔鳞状细胞癌(OSCC)占头颈部恶性肿瘤的90%，传统手术和化疗常导致语言功能损伤和严重毒副作用。更棘手的是，约1/3患者会出现复发或耐药，5年生存率仅50-60%。面对这一临床困境，中国医学科学院肿瘤医院山西医院/山西医科大学附属肿瘤医院头颈外科的科研团队独辟蹊径，将目光投向具有独特光物理特性的铱(III)复合物。这类金属配合物虽在光动力治疗中展现出长寿命磷光、可调氧化还原电位等优势，却长期受限于组织穿透力弱的蓝光/紫外激发方式，以及肿瘤靶向性不足的缺陷。

研究人员创新性地构建了聚苯胺-聚乙二醇-壳聚糖(PANI-PEG-CS)水凝胶载体，通过共价结合装载新型BODIPY配体修饰的Ir(III)复合物，开发出近红外(NIR)光响应的智能给药系统Ir(III)@PANI-PEG-CS。这项发表于《Cancer Nanotechnology》的研究表明，该体系在808 nm激光触发下可同步实现药物控释和活性氧(ROS)爆发，通过双重机制精准打击癌细胞线粒体功能。

研究采用FT-IR和SEM表征材料结构，通过ICP-MS监测NIR触发的Ir释放动力学。体外实验选用CAL-27、SAS癌细胞系和L929正常细胞，结合克隆形成实验、AO/EB染色、流式细胞术评估治疗效果。JC-1染色和ATP检测分析线粒体功能，Western blot解析PI3K/AKT/mTOR通路蛋白表达。

材料表征与光动力效应

FT-IR证实Ir(III)成功嵌入水凝胶网络，SEM显示其形成多孔结构。H₂O₂催化实验证明该体系可缓解肿瘤缺氧环境，HPLC显示72小时内复合物稳定性达95%以上。ICP-MS证实NIR照射5分钟可使Ir释放量提升3.2倍。

体外抗肿瘤效果

克隆实验显示NIR(+)组在62.5 μg/mL浓度下对CAL-27抑制率达82%，较单纯Ir(III)组提高35%。AO/EB染色显示NIR触发组凋亡细胞占比达67%，划痕实验证实迁移抑制率提升至59.8%。流式检测早期凋亡细胞比例达41.3%，显著高于黑暗条件下的8.7%。

线粒体功能障碍机制

JC-1荧光转换证实MMP(线粒体膜电位)下降60%，ATP产量减少40.4%。ICP-MS显示Ir在 mitochondria(3.28±0.07 ng)>cytoplasm(1.98±0.01 ng)的梯度分布。Western blot显示Bax/Bcl-2比值上升4.3倍，cleaved caspase-3表达增加5.1倍，同时p-PI3K/p-AKT蛋白水平下降62%。

这项研究开创性地将NIR光控技术、金属药物化学与智能水凝胶相结合，解决了传统化疗药物靶向性差和光敏剂组织穿透不足的双重难题。通过线粒体靶向的级联反应设计，同步激活内源性凋亡通路和抑制PI3K/AKT生存信号，为OSCC提供了兼具时空精准性和分子靶向性的治疗新范式。特别值得注意的是，该体系在正常细胞L929中显示出优异生物相容性，为临床转化奠定了重要基础。未来通过优化NIR穿透深度和规模化制备工艺，这种"智能导弹"式给药系统有望拓展至其他实体瘤治疗领域。