光热疗法(PTT)作为一种有前景的癌症治疗策略,因其能够在外部激光照射下激活光热剂,迅速产生局部高温以有效抑制肿瘤细胞生长和转移而受到广泛关注[[1], [2], [3]]。传统的光热疗法材料主要包括金属纳米颗粒[4,5]、碳纳米管[6,7]和共轭聚合物[8,9]。然而,这些材料在生物相容性、光稳定性和光热转换效率(PCE)方面仍面临显著挑战[[10], [11], [12]]。相比之下,小分子光热剂因其可调结构、高重复性、优异的生物相容性和可降解性而成为研究热点[[13], [14], [15], [16], [17], [18], [19]]。因此,开发具有高PCE、良好稳定性和优异生物相容性的小分子光热剂具有重要意义。
近年来,金属配合物由于其独特的电子结构、稳定的化学性质和可调的配体修饰策略而受到越来越多的关注[[20], [21], [22], [23]]。其中,钌(Ru)配合物由于其出色的抗肿瘤活性、抑制转移的能力和相对较低的系统性毒性而成为特别有前景的光热剂[[24], [25], [26], [27]]。然而,大多数报道的钌配合物仍然存在激发波长较短(<700 nm)的问题,并且主要作为依赖氧气的光敏剂产生活性氧(ROS)[28,29]。基于Ru(II)的高效光热剂的数量仍然非常有限[[30], [31]]。由于肿瘤组织通常处于缺氧环境,传统的光动力疗法(PDT)在这种条件下受到限制[32,33]。相比之下,PTT可以通过光热转换直接产生热量杀死细胞,无需氧气,这使得它在治疗缺氧肿瘤时具有独特优势[34]。因此,构建能够在近红外(NIR)区域激活的基于钌的光热剂将有助于实现更安全、更有效的癌症治疗。
本文提出了一种创新的供体-受体-供体(D-A-D)配体工程策略,通过将D-A-D荧光团与Ru(II)芳烃单元结合,成功设计和合成了两种具有近红外(NIR)吸收特性的Ru(II)配合物(RuA和RuB,用于高效PTT(图1)。得益于D-A-D荧光配体的显著分子内电荷转移(ICT)特性,RuA和RuB表现出NIR吸收和NIR-II发射特性。这两种Ru(II)配合物均表现出优异的PCE,这可能归因于引入的三苯胺供体增强了分子内运动和电荷转移效应。这有效抑制了辐射衰减和系间跃迁(ISC),显著提升了非辐射衰减过程,从而增强了光热性能。相比之下,RuB的PCE(45.9%)高于RuA(38.4%),这可能是由于RuB中的甲基取代引起的空间阻碍效应,进一步增加了分子内运动的自由度。体外实验表明,RuB在激光照射下可将癌细胞存活率显著降低至30%,显示出强大的光热细胞毒性。此外,体内研究证实RuB在808 nm激光照射下能够完全消融肿瘤,且没有明显的毒性副作用。本研究为开发高效且安全的NIR金属基光热剂提供了新的见解。