靶向光动力治疗新策略：适配体引导的聚集诱导发光纳米粒子在乳腺癌治疗中的应用与机制研究

本综述系统介绍了MF3Ec-TBPP纳米粒子的创新设计及其在 Luminal A 型乳腺癌靶向光动力治疗（PDT）中的应用。通过整合聚集诱导发光（AIE）光敏剂TBPP与特异性MF3Ec适配体，配合二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）和聚乙二醇（PEG）修饰，该纳米平台实现了对MCF-7细胞的高选择性靶向，显著抑制单线态氧（1O2）的非特异性生成，并在体内外实验中展现出卓越的肿瘤抑制效果和生物安全性。

　　

乳腺癌（BC）作为一种高度异质性的疾病，需要根据不同分子亚型制定个性化治疗策略。Luminal A亚型作为最常见的乳腺癌亚型，其特征是雌激素受体（ER）/孕激素受体（PR）阳性、HER2阴性和低Ki-67增殖指数，目前仍缺乏有效的靶向治疗方法。

研究背景与意义

传统乳腺癌亚型鉴定主要依赖组织病理学检查和生物标志物检测（如免疫组化和RT-PCR），但这些方法存在操作复杂、准确性有限等问题。适配体（Aptamer）作为一种单链寡核苷酸，具有高特异性、高亲和力、稳定性好、生产成本低和易修饰等优势，可作为抗体的替代品用于癌症诊断和治疗。近年来，适配体技术已成功应用于识别三阴性乳腺癌细胞等难以诊断的亚型。

另一方面，聚集诱导发光（AIE）材料作为光动力治疗（PDT）中的光敏剂（PS）展现出独特优势。PDT是一种非侵入性治疗方法，通过光敏剂在特定波长光照下产生活性氧（ROS）来杀伤癌细胞。AIE材料在聚集状态下不仅不会发生荧光猝灭，反而会增强发光效率和ROS生成能力，这一特性使其在肿瘤治疗中具有重要应用价值。

纳米粒子设计与表征

本研究设计了一种新型纳米平台——MF3Ec-TBPP NPs，该纳米粒子整合了AIE光敏剂TBPP、MCF-7细胞特异性适配体MF3Ec、1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-聚乙二醇（DSPE-PEG）外壳和二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）。TBPP分子采用典型的给体-受体（D-A）结构设计，由三苯胺（TPA）基团作为电子给体，苯并噻二唑单元作为电子受体，使其具有近红外（NIR）发射、良好的光稳定性、高疏水性和低暗毒性等优异光物理特性。

通过分子动力学模拟和量子化学计算发现，TBPP在不同水分数（f_W）下表现出不同的聚集形态和光物理行为。当f_W=80%时，TBPP分子呈现扭曲构型，最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）之间的能隙（ΔE）为4.24 eV；而当f_W=99%时，分子构型更加平面化，ΔE增加至4.28 eV，导致发光减弱。自旋轨道耦合（SOC）计算显示，f_W=99%时S₁-T₁的能隙（ΔE_ST）为0.66 eV，小于f_W=80%时的0.74 eV，且SOC系数从0.44 cm^-1增加至0.53 cm^-1，表明系间窜越（ISC）效率增强。

纳米粒子表征结果显示，MF3Ec-TBPP NPs的平均粒径为106.8 nm，略大于NHS-TBPP NPs的103.7 nm。紫外-可见吸收光谱表明TBPP在纳米粒子中仍保持聚集状态。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了适配体与纳米粒子的成功连接，ζ电位和透射电镜（TEM）结果进一步验证了纳米粒子的表面修饰和形态特征。

ROS生成性能评估

研究系统评估了TBPP聚集体和纳米粒子的ROS生成能力。使用2',7'-二氯二氢荧光素（DCFH）检测总ROS生成，发现f_W=99%的TBPP聚集体的ROS产量是氯e6（Ce6）的两倍以上，而f_W=80%的聚集体和TBPP NPs的ROS产量略低于Ce6。

特异性ROS检测表明：

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  超氧阴离子（O₂^•?）检测：使用二氢罗丹明123（DHR123）显示f_W=99%聚集体的产量最高

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  羟基自由基（OH•）检测：使用羟苯基荧光素（HPF）显示类似趋势

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  单线态氧（¹O₂）检测：使用9,10-蒽双(亚甲基)二马来酸（ABDA）发现f_W=99%聚集体产量最高，而TBPP NPs产量显著降低

进一步研究发现，DPPC是导致单线态氧生成减少的关键因素。瞬态吸收（TA）光谱显示，DPPC的加入使三重态激发态吸收信号在1 ns内完全衰减，而原始TBPP聚集体中25%的信号可持续7 ns。这表明DPPC为三重态激发态提供了竞争性淬灭途径，从而减少单线态氧生成。这种特性在减少脱靶效应方面具有重要价值，同时不影响其他类型ROS的生成。

体外靶向性与PDT效果

通过共聚焦显微镜观察发现，MF3Ec-TBPP NPs能够特异性靶向MCF-7细胞膜，与细胞膜染料CellMask?的Pearson相关系数为0.58，而在SK-BR-3、MDA-MB-231和BT-474细胞中几乎无信号。这种特异性靶向源于MF3Ec适配体对MCF-7细胞膜蛋白PHB2的特异性识别。

透析实验显示，TBPP从纳米粒子中的释放速率在1小时内达到30%。时间推移成像表明，TBPP在30分钟后开始从细胞膜向细胞内转移，并在脂滴中聚集。使用DCFH-DA检测细胞内ROS生成，发现光照组MCF-7细胞呈现强绿色荧光，而黑暗组和SK-BR-3细胞荧光信号很弱。缺氧条件下ROS生成减弱，证实了氧气在Type-II ROS生成中的关键作用。

MTT实验表明，MF3Ec-TBPP NPs在光照下对MCF-7细胞的半数抑制浓度（IC₅₀）为11.2 μg·mL^-1，而黑暗条件下无明显细胞毒性，SK-BR-3细胞的毒性也显著较低。

体内治疗效果评估

在携带MCF-7和SKBR3双肿瘤的裸鼠模型中，尾静脉注射MF3Ec-TBPP NPs后，近红外成像显示MCF-7肿瘤在0.5-48小时内呈现强荧光信号，而SKBR3肿瘤信号很弱。这表明纳米粒子能够特异性靶向并富集在MCF-7肿瘤中。

治疗效果方面：

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  肿瘤体积：光照组肿瘤生长显著减缓，第12天时体积明显小于对照组和黑暗组

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  肿瘤重量：光照组肿瘤质量最低，黑暗组次之，对照组最高

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  组织学分析：H&E染色显示光照组肿瘤组织出现广泛坏死和结构破坏，黑暗组有部分坏死，对照组细胞密度高且坏死少

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  生物安全性：各组小鼠体重无显著差异，主要器官H&E染色显示正常形态，溶血实验证实纳米粒子具有良好的血液相容性

机制创新与应用前景

该研究的创新点包括：

1. 1.

   DPPC的双重功能：既作为结构稳定剂，又作为单线态氧抑制剂减少非靶组织损伤

2. 2.

   可控的ROS生成：纳米粒子在运输过程中减少单线态氧生成，在靶细胞内重新激活

3. 3.

   诊疗一体化：AIE特性使纳米粒子同时具备治疗和成像功能

然而，研究也存在一些局限性：黑暗组观察到的部分肿瘤抑制效应需要进一步研究其机制；纳米粒子在肝脏和肾脏中的积累需要更全面的药代动力学和长期安全性评估；PDT对深部肿瘤的治疗效果受光穿透深度限制，可能需要结合上转换纳米粒子或植入式光源等技术。

结论与展望

MF3Ec-TBPP纳米平台通过巧妙整合靶向适配体、AIE光敏剂和功能化脂质成分，实现了对Luminal A型乳腺癌的高效靶向治疗。其独特的单线态氧调控机制和良好的生物安全性使其在个性化癌症治疗中具有广阔应用前景。未来研究需要进一步优化制剂配方、阐明黑暗毒性机制、改进深部肿瘤治疗策略，以推动该技术向临床转化。