综述:低副作用光疗法:利用具有“开启”与“关闭”策略的聚集诱导发光材料

【字体: 时间:2025年09月26日 来源:Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 12.8

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  本综述系统总结了聚集诱导发光(AIE)光敏剂在肿瘤光动力治疗(PDT)中的最新进展,重点聚焦“开启”(Turn-on)与“关闭”(Turn-off)两大策略。通过响应肿瘤微环境(TME)或特异性酶激活ROS(如1O2、OOH•)生成,并借助自降解或内源性降解机制消除残留,显著提升了PDT的治疗精准性与安全性,为设计低副作用光敏剂提供了创新思路。

  
低副作用光疗法:利用具有“开启”与“关闭”策略的聚集诱导发光材料
光动力治疗(PDT)因其能选择性清除癌细胞而成为现代肿瘤学的重要治疗手段。其核心在于光敏剂(PSs)在特定光照射下将氧气转化为高细胞毒性的活性氧(ROS),如单线态氧(1O2)和自由基阴离子(OOH, OH, O2?),通过I型(电子转移)和II型(能量转移)光动力反应诱导肿瘤细胞死亡。然而,传统光敏剂因疏水性强易发生聚集导致淬灭(ACQ),降低疗效;而具有聚集诱导发光(AIE)特性的光敏剂在聚集状态下荧光和ROS生成能力反而增强,但存在非特异性积累于健康细胞及治疗后残留引发光毒性的问题。
TME和酶激活的开启型AIE光敏剂及其光治疗
为提高治疗特异性,研究者开发了可由癌症特异性生物标志物激活的“开启”型AIE光敏剂。其设计策略主要基于两种机制:溶解度变化介导(AIE光敏剂特有)和淬灭基团去除介导(适用于AIE及ACQ光敏剂)。前者通过修饰亲水基团(如盐、亲水肽)增强溶解度,使分子在生理环境中保持分散状态,ROS生成被抑制;当被肿瘤微环境(TME)(如酸性pH、高谷胱甘肽水平)或特异性酶(如酯酶、金属蛋白酶)激活时,亲水基团被切除,溶解度下降,分子聚集并通过限制分子内运动(RIM)激活AIE效应,显著增强荧光和ROS生成。光诱导电子转移(PET)、F?rster共振能量转移(FRET)、调控系间窜越(ISC)及提高氧气可及性等是常见的激活机制。这类设计有效避免了脱靶风险,减少了正常组织的光损伤。
用于增强PDT安全性的关闭型AIE光敏剂
为解决治疗后残留光敏剂在阳光下持续产生ROS导致皮肤过敏、烧伤等副作用,研究者提出了“关闭”型AIE光敏剂策略。该类光敏剂在完成PDT治疗后能快速降解并丧失ROS产生能力。其关闭机制主要包括两类:自降解和内源性ROS降解。自降解型光敏剂分子结构中包含光不稳定或化学不稳定键,在光照或特定条件下自行断裂;内源性降解型则可被细胞内源性生物分子(如ROS、酶)代谢分解。尽管该领域研究尚处初期,但这类设计为从根本上解决残留光敏剂的光毒性问题提供了新方向。
非AIE特性的关闭型光敏剂
非AIE型关闭光敏剂的设计策略同样值得关注,其为AIE光敏剂的开发提供了重要借鉴。其设计同样遵循自降解和内源性生物分子降解两条路径。例如,基于超分子化学的光敏剂可通过光漂白过程实现自降解;一些传统光敏剂则通过引入可被细胞内高浓度ROS切断的化学键,实现治疗后快速失活。这些研究为平衡PDT疗效与自降解能力提供了宝贵经验。
结论与展望
AIE光敏剂通过“开启”与“关闭”策略的协同应用,有望显著提升PDT的治疗窗口和安全性。“开启”策略确保了ROS生成的高度特异性,最大限度减少脱靶效应;“关闭”策略则加速了治疗后光敏剂的清除,杜绝了残留带来的长期光毒性风险。未来的研究需进一步探索更高效、更智能的激活与降解机制,推动AIE光敏剂向临床转化,最终实现高效低毒的精准光动力治疗。
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