本文要點：近紅外二區(qū)（NIR-II，1000–1700 nm）激活有機光熱劑能夠同步實現(xiàn)滿足NIR-II 熒光成像的要求，但由于壓倒性的非輻射衰變，它即有很好的效果，但也相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。在此，通過采用苯并[c]噻吩部分作為大電子給體/π橋并定制外圍分子轉(zhuǎn)子，巧妙地設(shè)計和構(gòu)建了這樣一種試劑，即TPABT-TD。得益于其高電子供體-受體強度和精細調(diào)節(jié)的分子內(nèi)運動，TPABT-TD 同時表現(xiàn)出 NIR-II 區(qū)域的超長吸收、NIR-IIa (1300–1500 nm) 區(qū)域的強烈熒光發(fā)射（作為納米聚集體）和高光熱轉(zhuǎn)換在 1064 nm 激光照射下。這些內(nèi)在優(yōu)勢賦予 TPABT-TD 納米顆粒顯著的熒光/光聲/光熱三模態(tài)成像引導(dǎo)的NIR-II 光熱療法針對原位 4T1 乳腺腫瘤的作用，且副作用可忽略不計。

小動物活體成像系統(tǒng)

聚集誘導(dǎo)發(fā)射 (AIE) 的出現(xiàn)提供了?種相當(dāng)實?的補救措施，可以獲得聚 集狀態(tài)下熒光強度增強的熒光團。AIE 發(fā)光團 (AIE 基因) 固有的扭曲?架有利于抑制 聚集態(tài)下的 π-π 相互作?，從?促進熒光發(fā)射。此外，AIE 基因的優(yōu)點還包括?的斯托 克斯位移和光穩(wěn)定性，這對于開展光診療具有重要意義。在此，我們?次報道了?種 NIR-II 吸收 AIE 發(fā)光團TPABT-TD，它利?苯并[c]噻吩部分作為 D/π 橋，操縱外圍分?轉(zhuǎn) ?，實現(xiàn)三模態(tài) NIR-II FLI/NIR-II PAI/PTI 成像引導(dǎo)的 NIR-II PTT 消融乳腺癌。TPABT-TD 具有較強的 D?A 相互作?和 AIE 特性，在 1025 nm 處顯?最?吸收，在 1328 nm 處顯?最?發(fā)射，適?于在 NIR-II 窗?發(fā)揮光療作?。封裝到?分散性納?顆粒 (NPs) 中后，TPABT-TD NPs 在 1064 nm 激光照射下表現(xiàn)出較?的 PCE（68.98%）。最終，通過單次注射 TPABT-TD NPs 和單次照射 1064 nm 激光，實現(xiàn)了三模態(tài) NIR-II FLI/NIR-II PAI/PTI 成像導(dǎo)航體內(nèi)腫瘤成像和NIR-II PTT。該貢獻為開發(fā) 1064 nm 可激活納?平臺提出了全?的指導(dǎo)?針，從?能夠?qū)ι顚蛹膊∵M?有效的 NIR-II 光療。

圖1. BPBT-TD、CPBT-TD和 TPABT-TD 的結(jié)構(gòu)細節(jié)和光譜研究

在稀 THF 溶液中分別測定了BPBT-TD、CPBT-TD 和 TPABT-TD 的最?吸收峰在 894、 890 和 1010 nm，與能帶隙具有很好的?致性（圖 1C）。PL 光譜顯? BPBT-TD、CPBT-TD 和 TPABT-TD 表現(xiàn)出寬的發(fā)射光譜，在 1000?1500 nm 處（圖 1D）。值得注意的是，TPABT-TD 的發(fā)射最?值位于 1318 nm， 使其可以在 NIR-IIa 區(qū)域成像。為了探索聚集狀態(tài)下的熒光特性，使?具有不同?分?jǐn)?shù)（ fW）的 THF/ ?混合物測量了所得發(fā)光體的 PL 光譜。如圖 1E所?，由于分?間 π-π 堆積的分布，BPBT-TD和 CPBT-TD 顯?出典型的 ACQ 屬性，隨著fW 的增加，聚集體的形成。對于 TPABT-TD，外圍安 裝的?苯胺單元起到活性分??達的作?，這導(dǎo)致其在單分散THF 溶液中熒光微弱，但在聚集體中，由于分?內(nèi)運動的限制導(dǎo)致發(fā)射增強。

圖2. TPABT-TD NPs 的表征

鑒于超?的吸收/發(fā)射波?，將疏?性的TPABT-TD負(fù)載到?物相容性的DSPE- mPEG2000 中，形成?分散性的TPABT-TD NPs。動態(tài)光散射（DLS）顯?TPABT-TD NPs呈均勻的球形，平均 直徑約為72納?（圖2A）。TPABT-TD NPs的超?吸收和發(fā)射波?使其能夠維持PTT的連續(xù)熱輸出（圖2B）。然后，為系統(tǒng)地評估TPABT-TD NPs 的光熱能力。在1064 nm激光下照射7分鐘，TPABT-TD NPs的溫度與納米粒子濃度和激光功率密度密切相關(guān)，展示了可控的光熱行為（圖 2C）。具體來說，在 1064 nm 激光 (1.0 W cm22) 照射下, TPABT-TD NP (100 µM) 從 21 °C 快速升至 58 °C (ΔΤ= 37 °C) 具有高達68.98%的 PCE 值（圖 2D）。在五圈激光加熱/冷卻過程，TPABT-TD NPs 保持優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性（圖 2E）。如圖所示在圖2H中，TPABT-TD NP在 NIR-II 窗口，穿透深度約為 1 cm，性能優(yōu)于其他先前報道的 NIR-I 吸收苯并[c]噻吩基發(fā)光體，在深部成像方面具有廣闊的前景。如圖 2I 所示，暴露在 808 nm 激光下的 ICG 顯示，隨著雞胸肉厚度的增加，溫度升高的下降更為明顯。相比之下，經(jīng)1064 nm激光照射的TPABT-TD NP的溫度表現(xiàn)出明顯較慢的衰減速度，進一步揭示了NIR-II光驅(qū)動PTT對深層病變進行治療的功效。

圖3. 體外光熱殺細胞性能研究

受良好的光收集能力和深部組織穿透深度的鼓舞，繼續(xù)評估TPABT-TD NPs對4T1細胞的體外光熱治療能力。如圖3A所示，TPABT-TD NPs即使在100μM的高濃度下也顯示出可忽略的暗細胞毒性。TPABT-TD NPs在處理正常3T3、HUVEC和LO2細胞時具有良好的生物相容性（圖3B）。與此形成鮮明對比的是，1064 nm激光（1.0 W cm?2，5 min）照射下，隨著濃度的增加，細胞存活率明顯降低，100μM激光照射下95%以上的癌細胞被燒蝕。為了直觀驗證TPABT-TD NPs的細胞消融效果，采用熒光素二乙酸酯（FDA，綠色熒光染色活細胞）和碘化丙啶（PI，紅色熒光染色死細胞）進行活/死染色實驗。如圖3C所示，在生理鹽水、生理鹽水+激光（L）和TPABT-TD NPs中測量到全場綠色熒光，而在TPABT-TD NPs+L處理組中觀察到強紅色熒光，表明TPABT-TD NPs在1064 nm激光照射下具有高細胞熱殺傷效率。流式細胞術(shù)結(jié)合Annexin V-FITC/PI分析進一步闡明細胞死亡機制。如圖3D和圖S27所示，觀察到明顯的濃度依賴性殺瘤作用。TPABT-TD NPs+L處理組4T1細胞有56.3%壞死，而在100μM濃度下有26%的癌細胞處于凋亡狀態(tài)。而在其他三個對照組中，只有很小比例的細胞出現(xiàn)壞死或凋亡。結(jié)果表明，TPABT-TD-NPs對1064 nm激光照射具有明顯的抗腫瘤作用。

圖4. 體內(nèi)多模態(tài)成像引導(dǎo)光療治療原位 4T1 乳腺腫瘤