无线充电LED介导的近红外AIE光敏剂MeOTTMN实现乳腺癌I型光动力治疗

《iScience》：Wireless charging LED mediated type I photodynamic therapy of breast cancer using NIR AIE photosensitizer

本研究针对光动力治疗(PDT)中光穿透深度不足和肿瘤缺氧两大瓶颈问题，提出了一种创新性解决方案：通过植入无线充电LED(wLED)激发具有聚集诱导发光(AIE)特性的I型光敏剂MeOTTMN，实现深部肿瘤的高效治疗。研究证实，MeOTTMN在聚集态下可高效产生羟基自由基(?OH)和超氧阴离子(O2?-)，结合wLED的体内照射，显著抑制4T1乳腺癌生长（抑制率76.4%），且具有良好生物安全性。该工作为临床转化提供了新范式。

　　光动力治疗(PDT)作为一种非侵入性疗法，虽在浅表肿瘤中表现优异，却长期受限于光穿透能力与肿瘤微环境缺氧的桎梏。即使采用近红外II区(NIR-II)光源，穿透深度仍不足25毫米，而传统II型PDT依赖的氧分子在肿瘤中严重匮乏。更棘手的是，现有增氧策略可能引发癫痫或促癌副作用。如何突破这两大“不可能任务”，成为PDT临床推广的关键挑战。

深圳大学医学部生物医学工程学院徐周睿团队与香港中文大学(深圳)陈晓燕团队独辟蹊径，提出“设备-药物”协同策略：将无线充电LED(wLED)植入体内直接照射肿瘤，同时设计具有扭曲分子结构的I型AIE光敏剂MeOTTMN，通过电子转移路径产生缺氧耐受的O₂^?-和^?OH。该研究发表于《iScience》，为深部肿瘤PDT提供了全新解决方案。

研究团队通过密度泛函理论计算证实MeOTTMN具有超小的单重态-三重态能隙(ΔE_ST=0.07 eV)，其氰基位点的高电子密度促进I型ROS生成。实验采用无线充电系统激活植入式蓝色wLED（最大功率密度250 mW/cm²），结合iRGD修饰的纳米颗粒MTDi实现肿瘤靶向。关键技术包括：1) 通过ESR和荧光探针验证I型ROS优势；2) 双照射增强体外PDT效果（缺氧下细胞存活率仅12%）；3) 建立4T1-luc乳腺癌模型评估体内疗效。

光物理性质研究
MeOTTMN的D-A结构赋予其513 nm吸收/719 nm发射特性，AIE效应使纳米颗粒(MTD)在70%含水量时荧光增强10倍。计算显示其自旋轨道耦合值达0.219 cm^-1，ABDA降解实验证实ROS中O₂^?-占比超90%。

wLED介导的光动力效应
蓝色wLED在37℃下仅升温2.5℃，21天浸泡后仍稳定工作。DHR123检测显示MTD的O₂^?-产量是Ce6的3.2倍，且双线圈充电未显著提升效果（p>0.05）。

体外PDT验证
MTDi在4T1细胞中呈现浓度依赖性摄取（0.1 μM时MFI达8.1×10⁵）。缺氧条件下双次照射使凋亡率升至88.5%，活死染色显示PI阳性细胞占比超80%。

生物安全性评估
植入wLED的小鼠体重7天后恢复，血常规与生化指标无异常。H&E切片显示心、肝等主要器官无病理损伤。

体内治疗效果
MTDi在肿瘤部位12小时达峰值蓄积，wLED照射组肿瘤体积抑制76.4%。TUNEL与Ki67染色证实治疗组细胞凋亡显著且增殖抑制。

该研究首次实现无线充电设备与I型AIE光敏剂的协同应用，突破性地解决了PDT的穿透与缺氧限制。尽管当前wLED波长仍制约治疗范围，但为未来长波长光源与PS的整合指明方向。这种“电子-药物”融合策略，不仅为乳腺癌治疗提供新手段，更为其他深部肿瘤的PDT临床转化树立了标杆。