X射線誘導(dǎo)余輝和放射動(dòng)力治療解決了光學(xué)成像和光療的組織穿透問(wèn)題。然而，用于該治療的無(wú)機(jī)納米熒光粉的放射余輝動(dòng)態(tài)功能一直處于開(kāi)啟狀態(tài)，限制了其檢測(cè)特異性和治療效果。
2023年9月4日，南洋理工大學(xué)浦侃裔，福州大學(xué)宋繼彬及山西省人民醫(yī)院張瑞平共同通訊在Nature Materials在線發(fā)表題為”Molecular radio afterglow probes for cancer radiodynamic theranostics“的研究論文，該研究報(bào)道了X射線照射后具有近紅外余輝和1O2產(chǎn)生的有機(jī)發(fā)光團(tuán)(IDPAs)用于癌癥治療。IDPA的體內(nèi)放射余輝亮度是無(wú)機(jī)納米磷光體的25.0倍以上，而放射性動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的1O2比市售的放射性增敏劑高5.7倍以上。
IDPA的模塊化結(jié)構(gòu)允許開(kāi)發(fā)一種智能分子探針，僅在癌癥生物標(biāo)志物存在時(shí)觸發(fā)其放射余輝動(dòng)態(tài)功能。因此，該探針能夠以極好的對(duì)比度(腫瘤與背景比為234)對(duì)小腫瘤(0.64 mm)進(jìn)行超靈敏檢測(cè)，并在低劑量下以分子精度對(duì)腦腫瘤進(jìn)行腫瘤特異性放療。總之，該研究工作揭示了有機(jī)放射余輝劑的分子開(kāi)發(fā)指南，并強(qiáng)調(diào)了癌癥放射治療的新機(jī)遇。
光學(xué)顯像劑在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，為診斷和光治療提供了分子特異性。然而，光與組織的相互作用限制了光劑在表面或內(nèi)窺鏡下可及的組織中的成像和治療能力。因此，能夠儲(chǔ)存光能并在光照射停止后釋放光子的余輝劑已經(jīng)出現(xiàn)，以緩解這一問(wèn)題。由于消除了組織自身熒光，這種光余輝劑可以以高靈敏度檢測(cè)深層組織中的生物標(biāo)志物。然而，光前照射的前提條件，由于光的穿透深度有限，使得光余輝劑在深層組織中難以重復(fù)誘導(dǎo)信號(hào)和光療作用，限制了其轉(zhuǎn)化潛力。與光相比，X射線具有穿透深層組織的能力，可以將高能光子送入人體，用于診斷成像和癌癥放療。受射電發(fā)光機(jī)制的啟發(fā)，X射線最近被用來(lái)代替光來(lái)誘導(dǎo)余輝成像。然而，這種射電余輝成像(RAI)劑很少被報(bào)道，并且僅限于少數(shù)稀土摻雜的無(wú)機(jī)納米熒光粉。同樣，X射線可以作為能量源，啟動(dòng)光劑的光動(dòng)力過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)放射動(dòng)力治療(RDT)。由于光劑局部產(chǎn)生細(xì)胞毒性活性氧(ROS)， RDT可以最大限度地減少對(duì)正常組織的輻射損傷，并在深部組織中發(fā)揮腫瘤消融作用。由于大多數(shù)光敏劑不直接響應(yīng)X射線，無(wú)機(jī)納米熒光粉通常用作換能器，將X射線光子下轉(zhuǎn)換為光，用于光敏劑的原位激發(fā)。
MRAP介導(dǎo)的超小腫瘤檢測(cè)及精準(zhǔn)腫瘤消融盡管RAI和RDT在腫瘤學(xué)中具有轉(zhuǎn)化潛力，但目前只有無(wú)機(jī)納米顆粒可用；此外，由于它們的放射功能與生物標(biāo)志物無(wú)關(guān)，并且總是處于開(kāi)啟狀態(tài)，因此癌癥的檢測(cè)和治療效果嚴(yán)重依賴于腫瘤和正常組織之間的濃度差異，導(dǎo)致特異性較差。與無(wú)機(jī)納米顆粒相比，有機(jī)分子具有明確的結(jié)構(gòu)，有助于精確控制生理特性。然而，有機(jī)分子通常含有輕原子(如氫、碳和氧)和弱自旋軌道耦合；因此，它們?cè)赬射線照射下具有較弱的X射線吸收，較短的放射發(fā)光壽命和較差的單線態(tài)氧生成。因此，沒(méi)有有機(jī)分子在X射線照射后發(fā)出余輝的報(bào)道。該研究報(bào)道了有機(jī)發(fā)光團(tuán)的發(fā)展，它可以有效地經(jīng)歷放射動(dòng)力學(xué)過(guò)程，產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)并發(fā)射無(wú)線電余輝，用于精確的癌癥治療。除了可調(diào)諧的近紅外發(fā)射，長(zhǎng)半衰期和高效的1O2生成外，這些無(wú)線電發(fā)光團(tuán)的結(jié)構(gòu)多功能性使其能夠構(gòu)建智能可激活探針，僅在靶向癌癥生物標(biāo)志物存在時(shí)才開(kāi)啟其無(wú)線電余輝動(dòng)態(tài)過(guò)程。該研究描述了這些放射性發(fā)光團(tuán)的合成和性質(zhì)，研究了潛在的機(jī)制和光誘導(dǎo)過(guò)程的潛在優(yōu)勢(shì)，并評(píng)估了它們?cè)谂R床前診斷和治療深部腦腫瘤方面的潛力。
