本文要点：光动力疗法（PDT）因其非侵入性和高选择性而成为一种有前途的肿瘤治疗方法。然而，光毒性的脱靶激活和肿瘤特异性生物标志物的有限可用性等问题使PDT存在局限性 。本文介绍了一种新型比率型近红外二区（NIR-II）荧光有机纳米探针BTz-IC@IR1061，该探针对肿瘤内的次氯酸盐（HClO）有特异性反应。这种纳米探针通过比例荧光成像来监测和指导肿瘤活化PDT。BTz-IC@IR1061纳米颗粒是将产生活性氧（ROS）的小分子染料BTz-IC与商业染料IR1061共掺杂来合成的。利用HClO可选择性地激活 BTz-IC 的荧光和光动力特性，同时破坏 IR1061，从而控制 ROS 的释放用于肿瘤治疗。本文研究证明了纳米探针对HClO的高选择性，同时具有优异的光稳定性、光声成像能力和光热能力。此外，体内研究显示，通过肿瘤激活的光动力疗法，可以有效靶向肿瘤并显著抑制肿瘤生长。研究结果表明 BTz-IC@IR1061 在肿瘤特异性光动力疗法方面具有潜力，为精准和可控的癌症治疗提供了新的机会。
在这项研究中，构建了一种新型比率型近红外二区（NIR-II） 荧光 （FL） 有机纳米探针 （BTz-IC@IR1061），该探针对肿瘤内的 HClO 有反应 （方案1)。该纳米探针实现了比率 FL 变化和 PDT 激活，PDT 的激活通过比例 NIR-II FL 变化进行监测。纳米探针由两个主要成分组成。第一种成分是有机小分子染料BTz-IC，它通过在传统供体-受体-供体（D-A’-D）核心的两端引入两个受体基团，扩展共轭系统以实现NIR-II FL 发射。在光照射下，BTz-IC分子产生羟基自由基（·OH）和单线态氧（1O2）通过I型和II型光动力过程。第二种成分是商业花青染料IR1061。当两个分子共掺杂时，观察到两个分子之间的荧光共振能量转移（FRET），BTz-IC的光动力性能也被淬灭。与HClO一起孵育后破坏了IR1061，恢复了BTz-IC分子的荧光和光动力特性。PDT后，肿瘤部位发生炎症，导致肿瘤内中性粒细胞浸润，HClO浓度升高，进而导致IR1061的破坏和肿瘤中比荧光和PDT的激活。最后，比率NIR-II荧光探针可以监测活化PDT治疗肿瘤过程。
通过用表面活性剂共掺杂这两个分子来合成BTz-IC@IR1061在纳米颗粒中，发生了FRET，淬灭了BTz-IC分子的荧光和光动力特性。在与ClO—孵育后，IR1061被破坏，从而恢复了BTz-IC分子的荧光和光动力特性（图2a）。为了验证纳米探针对ClO—的特异性响应，本文对探针的选择性进行了研究。选择了肿瘤中几种常见且高表达的分析底物，即谷胱甘肽（GSH）、H2O2、1O2、O2·−、·OH和ClO—。纳米探针分别与这些分析物一起孵育，如图2b所示，添加其他底物（GSH、H2O2、1O2、O2·−、·OH）后，1064 nm处的吸收变化可以忽略不计。相比之下，随着ClO—的加入，1064 nm处的吸收显著降低。此外，在ClO—响应前后测试了纳米粒子的粒径。在ClO—反应后，纳米粒子的大小没有变化，这有效地表明只有IR1061被破坏了。通过NIR-II荧光研究了选择性，如图2c所示。在与GSH、H2O2、1O2、O2·−、·OH充分反应后，808 nm和1064 nm激发的荧光保持不变。相反，当与ClO—反应时，由于IR1061的破坏导致FRET停止，808 nm激发的荧光增加，而1064 nm激发的荧光减少。此外，计算不同ROS反应前后808 nm/1064 nm激发的荧光比表明，添加ClO—后的荧光比为0.94，而GSH、H2O2、1O2、O2·−、·OH和水的荧光比分别为0.32、0.29、0.30、0.31、0.32和0.32。总之，BTz-IC@IR1061仅对ClO—显示出高选择性（图2d）。
在研究了纳米探针的选择性后，研究者开始验证BTz-IC@IR1061纳米粒子在不同浓度ClO—下的反应。将纳米探针置于不同浓度的ClO—中，并测量其吸收和荧光。随着ClO—浓度的增加，808 nm处的吸收保持不变，而1064 nm处的吸光逐渐降低。这一趋势表明，尽管内部参考分子BTz-IC不受影响，但IR1061逐渐被破坏。ClO—的检测限为0.62μmol/L（图2e）。此外，如图2f和g所示，随着ClO−浓度的增加，808 nm激发下的荧光增加，而1064 nm激发下的荧光减少。计算不同ClO−浓度下808 nm/1064 nm的荧光比，结果显示，在20 μmol/L浓度下，荧光比高达123.25，而在0 μmol/L浓度时，荧光比为0.13（图2h）。总之，该探针对ClO—表现出优异的检测性能，并显示出体内研究的潜力。
总之，本研究描述了一种新型比率型 NIR-II 荧光有机纳米探针，该探针被命名为 BTz-IC@IR1061。该纳米探针由具有 A-D-A’-D-A 共轭结构的有机小分子染料 BTz-IC 和商业染料 IR1061 组成。值得注意的是，BTz-IC 既可以通过 I 型光动力过程生成 ·OH，又可以通过 II 型光动力过程生成 1O2。当通过表面活性剂组装成亲水性纳米颗粒时，两种有机分子之间会发生 FRET，从而导致 BTz-IC 的荧光和光动力活性猝灭。当 IR1061 被 ClO− 破坏后，BTz-IC 的荧光和 PDT恢复，从而有利于比例 BTz-IC 荧光成像以监测 PDT。此外，首次PDT导致肿瘤部位中性粒细胞浸润，随后HClO浓度升高，进一步导致NIR-II荧光比例变化并激活PDT，此外，可以通过比例型NIR-II荧光变化来监测肿瘤PDT的治疗情况。
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