近日，材料科学与工程学院、有机电子与信息显示国家重点实验室范曲立教授团队在有机光诊疗材料领域取得新进展。文章提出了一种新的光免疫治疗模式，利用膜锚定NIR-II小分子的光热效应促进细胞质膜破裂，诱导癌细胞的快速坏死死亡，改善抗肿瘤的免疫应答效果。相关成果以“Photo-Amplified Plasma Membrane Rupture by Membrane-Anchoring NIR-II Small Molecule Design for Improved Cancer Photoimmunotherapy”为题发表在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition（《德国应用化学》）上。重点实验室范曲立教授、孙鹏飞教授和南京医科大学第一附属医院肝胆中心唐薇薇研究员为共同通讯作者，陈鹏飞博士为论文第一作者。
光疗诱导的细胞凋亡是癌症治疗过程中细胞死亡的主要机制，它通常伴随着免疫原性细胞死亡（ICD），这对于有效的癌症免疫治疗至关重要。质膜破裂（PMR）诱导的细胞死亡是一种典型的非程序性细胞死亡形式，其特征是细胞溶解和细胞内成分的不受控制的释放，引发强烈和持续的炎症反应，促进免疫激活。尽管PMR诱导剂在癌症治疗中显示出潜力，但其两亲性往往导致对正常组织/细胞的高毒性。通过外源性方法操纵PMR试剂的膜分解活性的努力仍在继续，最近的研究集中在光异构化和光敏剂的分子振动/运动上，以诱导机械运动，促进有效的细胞PMR，同时最小化不良反应。然而，由于材料的限制，这些研究往往依赖于高能光（如紫外线和可见光）。鉴于光的组织穿透性和安全性优势，开发由NIR-II区（1000-1700 nm）辐射激活的PMR药物有望在体内应用中具有广阔前景。
针对这一挑战，范曲立教授、孙鹏飞教授与南京医科大学第一附属医院唐薇薇研究员合作，提出了一种构建膜锚定小分子的方案，通过温和的NIR-II光热（PT）效应来增强PMR，从而导致坏死细胞快速死亡，改善癌症免疫治疗效果。首先，功能化策略将阳离子季铵盐基团引入小分子中，促进它们附着在带负电荷的癌细胞膜上。通过插入可变噻吩桥来调节这些小分子的分子长度和亲水性，以阐明分子结构与PMR行为之间的关系。同时，引入强供体-受体（D-A）单元，制备出具有强NIR-II吸收的小分子，以确保深层组织的光穿透性。因此，本研究中采用的分子工程方法产生了一系列膜锚定阳离子 NIR-II小分子（CBTs），性能最佳的CBT-3具有温度可调的PMR效率，在外源性NIR-II光的介导下，CBT-3能够利用温和光热效应诱导癌细胞发生快速的坏死性死亡。
该工作得到了国家自然科学基金、江苏省高校面上项目、有机电子与信息显示国家重点实验室主任基金及江苏省自然科学基金等项目的支持。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202418081
膜锚定NIR-II分子的光热效应促进细胞质膜破裂，改善抗肿瘤的免疫应答机制
撰稿：孙鹏飞 编辑：陈宁娜 审核:凌海峰