光動力療法（PDT）在生物醫學領域，特別是腫瘤治療應用方面獲得了快速發展。通過空間和時間的特異性照射，光敏劑可以在腫瘤組織中選擇性地產生活性物質，高效率殺傷腫瘤細胞的同時顯著降低副作用。現有商用光敏劑主要通過將能量傳遞至氧氣，產生單線態氧從而實現腫瘤細胞殺傷。這一過程強烈依賴于氧氣的局部濃度和擴散速率，而乏氧是實體腫瘤最為顯著的微環境特征之一，低氧環境極大地限制了這些光敏劑在癌癥治療中的應用。 因此，研究開發不依賴于氧氣的新型光敏劑，在拓展光動力治療、實現精準腫瘤治療中具有廣闊的應用前景。
用于乏氧腫瘤光動力療的銥配合物光敏劑作用機理示意圖
近期，中山大學化學學院巢暉教授研究團隊構建了一例線粒體靶向的蒽醌銥(III)配合物并用于乏氧腫瘤光動力治療。具有蒽醌基團的配合物Ir4在乏氧條件下可被NADPH及蒽醌還原酶還原，生成具有二羥基蒽結構的Ir4-red。通過電子順磁共振波譜、碳自由基俘獲、DNA光斷裂實驗證明Ir4-red在雙光子激發時產生碳自由基。利用瞬態吸收光譜和TD-DFT計算結合初步探索了碳自由基的產生機理。細胞水平實驗表明，配合物通過主動運輸方式被腫瘤細胞攝取并富集在線粒體區域。在乏氧條件下，Ir4被快速還原并在雙光子（730 nm）激發下產生碳自由基，損傷線粒體最終誘導腫瘤細胞凋亡。此外，利用Ir4-red的強磷光發射，在細胞層次還實現了對腫瘤細胞的選擇識別。Ir4在裸鼠腫瘤模型中同樣表現出了非常優異的雙光子光動力療抗腫瘤活性。
該研究成果發表在化學著名綜合期刊Angewandte Chemie International Edition (IF = 12.959)，文章的共同第一作者是中山大學化學學院博士研究生曠實和孫伶俐博士。陳禹副教授（中山大學）、張喜庭博士（香港大學）、巢暉教授（中山大學）為共同通訊作者。（Shi Kuang, Lingli Sun, Xianrui Zhang, XinXing Liao, Thomas W. Rees, Leli Zeng, Yu Chen*, Xiting Zhang*, Liangnian Ji and Hui Chao*, “A Mitochondrion-Localized Two-Photon Photosensitizer Generating Carbon Radicals against Hypoxic Tumour”, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202009888）。
該項研究得到了以上研究工作得到了國家自然科學基金（Nos. 21525105, 21778079, 21977126），教育部 （No. IRT-17R111），中央高校基本科研業務費（No. 20lgjc01）和廣州“珠江科技新星”計劃（No. 201806010136）等項目的資助。
