通过混合异构结构的Pt(II)/Pd(II)配合物实现可调生物功能共组装，以应用于定制的生物领域

《Journal of Organometallic Chemistry》：Tunable Bio-functional Co-assemblies via Mixed Isostructural Pt(II)/Pd(II) Complexes for Tailored Biological Applications

　　

• •
  通过金属亲和相互作用实现超分子金属-有机组装。
• •
  可调节的同结构Pt(II)/Pd(II)共组装体的光物理性质。
• •
  在细胞毒性、生物成像、光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）方面具有定制的生物功能。

引言

癌症光疗，特别是光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT），由于其时空可控性和较低的系统性毒性，已成为一种有前景的微创癌症治疗策略[1]。同时，将诊断成像和治疗功能整合到一个分子平台上（即医学生物技术），可以实现药物分布和治疗效果的实时监测，为精准肿瘤学提供了强大的方法。在各种成像方式中，光学成像特别有吸引力，因为它具有高灵敏度、非电离性质，并且与光激活疗法兼容[[2], [3], [4]]。

荧光过渡金属配合物因其长寿命的三重态激发态、较大的斯托克斯位移和优异的光稳定性而受到越来越多的关注，这些特性使得时间分辨成像和高效光敏成为可能[4]。迄今为止，大多数报道的系统依赖于d⁶金属中心，如Ir(III)、Ru(II)和Re(I)，它们的发光特性主要受配体中心的金属-配体电荷转移（MLCT）或配体间/内电荷转移（ILCT）激发态的调控，并通过广泛的配体修饰进行调整[[5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]]。尽管这些系统取得了显著的成功，但它们在红光和近红外（NIR）区域的发光可调性以及利用超分子激发态工程的能力仍然有限。

相比之下，平面四方d⁸金属配合物，特别是Pt(II)和Pd(II)物种，在光物理性质和自组装行为方面已经过研究[[14], [15], [16]]，为构建响应聚集的荧光材料提供了一个独特的但尚未充分探索的平台。它们的平面几何结构和强的自旋-轨道耦合促进了分子间的金属亲和相互作用、π–π堆叠和超分子组装，产生了低能量的金属-金属到配体电荷转移（MMLCT）激发态以及明显的红移发射[[17], [18], [19], [20]]。特别是近年来开发的异金属复合体共组装策略，为调控d⁸金属配合物共组装体的光子性质提供了有效的方法（图1）[[21], [22], [23], [24]]。这种由聚集引起的荧光提供了一种强大的策略，只需通过调节同结构d?金属配合物的比例，即可连续调整长波长和NIR发射，而无需对配体进行大幅重新设计。

虽然Pt(II)系统在癌症治疗中的生物应用因其在d⁸金属配合物方面的强大细胞毒性而占主导地位[25]，但其有限的光学可调性和不可避免的暗毒性限制了其作为PDT光敏剂的治疗精度。同时，具有可调红移发射的Pd(II)类似物的生物应用例子仍然不足[[26], [27]]。这种“功能性权衡”限制了集成诊断和治疗的发展。尽管如此，具有连续可调发射和集成光疗功能的荧光异金属Pt(II)/Pd(II)系统，尤其是基于共组装架构的系统，仍然很少见。

在这项工作中，我们通过基于三齿环金属化框架和电子供体辅助配体，开发了一对荧光同结构的平面四方Pt(II)和Pd(II)配合物，解决了这些挑战。通过利用在水溶液中的超分子聚集和异金属共组装，我们展示了一种从可见光到近红外区域实现连续发射调节的策略，并扩展到了NIR-II窗口。重要的是，所获得的混合组装系统具有低暗毒性、高效的光热性能和单线态氧生成能力，从而实现了多模态细胞成像和协同的光热/动态治疗。

章节片段

所用材料

2-溴-3-甲基吡啶、四丁基氨氟化物、甲基三氟甲磺酸盐从Adamas-beta（中国上海）购买，按原样使用。乙烯基三异丙基硅烷、四苯基膦钯、碘化铜(I)、四氯铂(II)锂盐、四氯钯(II)钠盐、三氟甲磺酸银(I)从Bide Pharmatech LTD（中国上海）购买，按原样使用。6-(4-甲氧基苯基)-2,2′-联吡啶按照以下方法制备

光物理性能

这两种配合物在乙腈或二甲基亚砜（DMSO）中具有良好的溶解性，但在水中、二氯甲烷和四氢呋喃中不溶。在DMSO或乙腈溶液（1.0×10?⁵ mol·L?1）中，紫外-可见光谱（图S1和S2）显示两种配合物在260–310 nm和320–380 nm范围内有强吸收峰，这可能源于配体的π?→?π*跃迁；390–480 nm处的弱吸收峰可能归因于金属-配体电荷转移

结论

总之，本研究设计并合成了两种同结构的d⁸金属配合物Pt-1和Pd-1。在DMSO-H?O溶剂中，Pt-1会发生有序自组装，形成定义明确的纳米纤维状超分子组装体，在808 nm激光照射下表现出强大的光热性能和¹O₂生成能力，这突出了其在肿瘤光热和光动力疗法中的潜力。值得注意的是，将Pt-1与其Pd(II)同类物Pd-1简单物理混合，可以实现连续、精确的

CRediT作者贡献声明

Jia Chen:撰写 – 原创草稿、方法学、研究、数据整理。 Tan Zhang:研究、数据整理。 Honghua Chen:数据整理。 Jingliang Hu:数据整理。 Wenzhu Huang:指导。 Sha Ou:指导、资金获取。 Yuliang Liu:指导、资金获取。 Chao Zou:撰写 – 审稿与编辑、指导、资金获取、概念化。

Jia Chen | Tan Zhang | Honghua Chen | Jingliang Hu | Wenzhu Huang | Sha Ou | Yuliang Liu | Chao Zou