A–D–A型稠环小分子光敏剂由于其具有光响应性强、分子结构多变、毒性小等优点而在肿瘤光治疗领域里逐渐受到关注，但是现阶段报道的该类光敏剂在光治疗应用中还存在一些问题，如无法产生超氧阴离子自由基这一高活性氧物种；难以兼具高光热转化效率和高光动力活性。鉴于这样一些问题，作者提出了一种新的分子设计概念，即通过端基结构非平面化降低光敏剂分子的平面性来提高分子的自旋轨道耦合（SOC）常数及减弱分子聚集性，来提升光敏剂的光动力活性和光热转化效率。因此作者对目前常用的端基进行了结构从新设计，合成了一类氰基乙酸乙酯基团修饰的新型端基INCA，并使用该端基合成了一种新型A–D–A型光敏剂F8CA（图1）。基于F8CA制备的纳米药物F8CA NPs在光照之后可以产生多种高活性氧物种（1O2，·OH，O2·-），同时具备优异的光热转化效率（61%）。

  图1 新型A–D–A型光敏剂F8CA的设计与应用示意图。（图片来自：Nano Lett.）

  作者研究了F8CA NPs的ROS产生能力和光热转化效率，在光照之后F8CA NPs能够产生多种高活性氧物种（1O2，·OH，O2·-）及展现出了61%的光热转化效率。相比之下，使用传统端基的类似光敏剂F8CN仅能产生1O2，·OH及表现出较低的光热转化效率。

  理论计算表明非平面的新型端基能够降低光敏剂分子的平面性，提高分子的SOC常数（图2），因此F8CA展现出了更高的光动力活性。分子平面性的降低减弱了分子聚集性，因而使光敏剂在聚集状态时候还能够保持充足的分子运动，从而具备优秀能力的光热转化效率。

  图2 光敏剂分子F8CA和F8CN的能级，SOC常数，分子聚集能。（图片来自：Nano Lett.）

  然后，作者在细胞层面上对F8CA NPs的抗肿瘤活性进行了验证。由于其具备优秀能力的双重光动力活性（I型/II型）和高光热转化效率，因此F8CA NPs在光照条件下对多种肿瘤细胞展现出较高的致死率，同时在非光照条件下其表现出了可忽略的毒性（图3），证明F8CA NPs具有较好的光热和光动力联合治疗效果及优异的生物相容性。

  接着作者研究了F8CA NPs在缺氧条件下的肿瘤光治疗能力。研究之后发现F8CA NPs对乏氧肿瘤细胞也有很好的致死率（图4B），在缺氧条件下F8CA NPs能够产生O2·-而不能产生1O2（图4C, D），证实F8CA NPs高光热转化效率和I型光动力活性促使其展现出了优异乏氧肿瘤光治疗能力。

  最后，体内实验表明，从尾静脉注射的DPIC NPs拥有非常良好的生物相容性，在激光诱导下表现出较好的光热和光动力联合治疗效果。

  姚勇，男，博士，江苏省特聘教授，江苏省六大人才高峰高层次人才，江苏省科协青年人才托举人才，南通市优秀科技工作人员。2015年博士毕业于浙江大学化学系，师从长江学者特聘教授，国家杰青黄飞鹤教授。2015-2017在美国犹他大学从事博士后研究，合作导师Peter. J. Stang教授。2017年底全职加入南通大学化学化工学院。迄今以第一作者和通讯作者论文在J. Am. Chem. Soc., Chem. Sci., Sci. China Chem., Biosens. Bioelectron等期刊发表论文100余篇，总引用超过3700次， Hindex = 33。目前主持国家自然科学基金和江苏省自然科学基金多项。

  卢冰，男，博士，本，硕，博均就读于苏州大学，2017年获得有机化学博士学位（导师：孙宏枚教授），2017年8月加入北京大学占肖卫教授课题组开展博士后研究工作，2020年5月进入南通大学化学化工学院任职，2021年7月破格晋升为副教授。迄今以第一作者和通讯作者论文在Nano Lett., Sci. China Chem., Chem. Commun.等期刊发表论文20余篇。