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北京大学张俊龙教授团队与海外合作者在有机镍光诊疗研究领域取得进展

2024/04/24


图 有机镍光诊疗探针“概念性验证”光热溶栓

  在国家自然科学基金项目(批准号:22131003)等资助下,北京大学张俊龙教授团队与国内外学者合作,在金属酶模拟及光诊疗药物领域取得进展。研究成果以“非芳香有机镍(II)光诊疗试剂(Nonaromatic Organonickel(II) Phototheranostics)”为题,于2022年4月14日在线发表于《美国化学学会期刊》(Journal of the American Chemical Society)杂志。论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00710。

  光热疗法(PTT)结合了热疗和光疗的优点,不受肿瘤乏氧条件的影响,并具有光声诊疗的特点。相比于以有机染料、高分子材料、无机纳米粒子等为主的传统诊疗探针,金属配合物因其较好的生物安全性和稳定性,已在多模态光诊疗探针中展示出重要应用前景。作为典型的非贵金属,以镍及其配合物为代表的3d金属替代4d和5d贵金属发光配合物,已应用于发光材料、催化等领域中,有机镍化合物的激发态调控也备受关注。将3d金属有机化合物的基础研究与生物医学应用相结合,不仅为新型诊疗探针的设计提供借鉴和指导,也将拓展金属有机化学的应用范围。

  研究团队通过在大环配体中引入“金属-碳键”调控金属到配体的电荷转移(MLCT)激发态与d-d*跃迁激发态能级的相对高低,从而调控激发态的布居和耗散途径,有效改进3d金属配合物激发态寿命短的问题,实现发光与光热(声)等功能的切换。同时,研究表明配体的“非芳香性”是设计该类金属探针的关键,对提高配合物及其聚集态的化学稳定性具有重要作用。由于有机镍配合物具有独特的激发态电子结构和能量耗散方式,可望成为新型光诊疗试剂。该团队通过开展体外和体内的光热溶栓“概念性验证”,展示了其应用前景。在体内实验中,经静脉注射后,研究团队通过光声成像和电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)表征,发现有机镍探针聚集在小鼠的股动脉血栓处,光照后有机镍探针表现出显著的治疗效果,并可通过光热成像和光声成像实时监测(图)。

  该研究将有机镍化合物用于光诊疗探针,为诊疗探针的分子设计提供了新策略,拓展了基于3d金属有机化合物的光诊疗应用。


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