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北京化工大学尹梅贞教授团队Acc. Chem. Res.:从染料化学到癌症诊疗
2019-08-13  来源:高分子科技

  癌症严重危害人类健康。因此研发具有癌症诊断和治疗功能的新型纳米材料至关重要。有机染料的结构和光学性能容易调控,可灵活应用于癌症诊疗领域。例如,然而多数有机染料的稳定性较差,在使用过程中易发生光漂白现象。近年来,具有高稳定性的莱啉系列染料在癌症诊断和治疗领域崭露头角,为研发抗肿瘤材料研究带来新的方向(图1)。北京化工大学尹梅贞教授研究团队在国际权威期刊《Account of Chemical Research》上发表了题为“From Dyestuff Chemistry to Cancer Theranostics: The Rise of Rylenecarboximides”的邀请综述论文(DOI: 10.1021 /acs.accounts.9b00221),总结了团队近年来在莱啉染料化学与癌症诊疗领域的进展。 

图1. 莱啉染料化学修饰与癌症诊疗应用。

  目前用于生物医药领域的莱啉染料包括PDI(苝酰亚胺)、PMI、TDI、QDI等(图2)。其中,PDI已经被广泛应用与生物荧光标记及成像研究。近期,尹梅贞教授研究团队报道了一系列具有光热性能优良的莱啉材料,应用于癌症的光声成像及光热治疗中(发表于Nat. Commun. 2019, 10, 767; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1638-1642; ACS Nano 2017, 11, 3797-3805 ),拓展的其应用领域。对于进一步开发安全、高效的莱啉诊疗材料,需要解决的关键科学问题包括:1)如何设计莱啉染料的化学结构?2)如何有效调控其化学、光学、物理性能?

图2. 莱啉系列染料的分子结构与修饰位点。

  该综述从莱啉化学角度出发,系统的总结了分子取代基类型及共轭长度对其光物理、光化学性能的影响。例如,吸电子基团取代可以使莱啉的光谱红移,有利于生物成像。用重原子或金属修饰莱啉会增加其光动力性能,而延长共轭可以使分子的吸收红移且光热性能加强。基于不同性能的莱啉染料,该综述总结了其荧光成像、光声成像和癌症化疗、光动力治疗及光热治疗(图3)等应用,并展望了莱啉染料在生物医学应用领域的未来发展方向。

图3. 水溶性光热莱啉大分子用于肿瘤光声成像及光热治疗。

  该论文通讯作者为尹梅贞教授冀辰东博士程文玉博士为共同第一作者。本研究工作得到了国家自然科学基金委、软物质科学与工程高精尖创新中心、中组部“万人计划”及北京化工大学“双一流学科”项目的资助。

  文章信息:

  Chendong Ji, Wenyu Cheng, Qipeng Yuan, Klaus Müllen, Meizhen Yin*, From Dyestuff Chemistry to Cancer Theranostics: The Rise of Rylenecarboximides, Acc. Chem. Res. 2019, DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00221.

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00221

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