光动力治疗(PDT)作为一种微创性肿瘤治疗手段,其核心机制是通过光敏剂在特定波长光激发下产生活性氧物种(ROS)来选择性杀伤肿瘤细胞。与传统治疗方法相比,PDT具有时空选择性高、系统毒性低、不易产生耐药性等优势。有机光敏剂因其结构可调性强、生物相容性好等特点,已成为当前PDT研究的热点。然而,肿瘤微环境常呈现缺氧特征,这严重限制了依赖氧气的I型ROS(如单线态氧)的产生效率。因此,开发能协同产生I型(电子转移途径)和II型(能量转移途径)ROS的双功能光敏剂,成为突破现有PDT技术瓶颈的关键方向。
尽管目前已开发出众多有机光敏剂,但如何系统优化其I/Il型ROS生成效率仍待深入探索。这主要源于三重态寿命与系间窜越(ISC)效率这两个关键参数之间存在复杂的权衡关系:延长三重态寿命虽有利于II型ROS生成,但可能降低电子转移效率;而提高ISC效率虽能增强光敏剂整体激发态利用效率,却可能因加速能量耗散导致三重态寿命过短。现有研究多聚焦于单一ROS生成途径的优化,缺乏对这两个参数的协同调控策略,致使光敏剂在复杂肿瘤微环境(特别是缺氧条件下)的性能受限。
针对上述问题,研究者通过分子工程设计了三种基于BODIPY衍生物的光敏剂(mBDP-PyH、mBDP-2Py和mBDP-PyBr),系统调控其三重态寿命与ISC效率。结果表明,尽管溴原子修饰(mBDP-PyBr)缩短了三重态寿命,但其显著提升的ISC效率不仅补偿了这一劣势,还同时增强了I型和II型ROS的生成能力。因此这项工作不仅为克服肿瘤缺氧微环境对PDT的限制提供了新思路,更建立了通过精确调控光物理参数来优化光敏剂性能的普适性设计范式,对推进PDT的临床应用具有重要意义。