馮福德課題組在一氧化氮和氫自由基級(jí)聯(lián)的光動(dòng)力治療領(lǐng)域的研究進(jìn)展
近期，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院馮福德課題組與中國科學(xué)院化學(xué)所王樹研究員合作開發(fā)了一種D?A型可激活光敏劑（DANO），并研究了其對(duì)谷胱甘肽（GSH）和光的響應(yīng)機(jī)制以及一氧化氮（?NO）和氫自由基（H?）的級(jí)聯(lián)反應(yīng)過程。該成果以“Cascade Reactions by Nitric Oxide and Hydrogen Radical for Anti-Hypoxia Photodynamic Therapy Using an Activatable Photosensitizer”為題在線發(fā)表于美國化學(xué)會(huì)志（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 868?878）。
DANO是一種線粒體靶向性的非熒光?NO供體，在GSH和光的協(xié)同作用下可轉(zhuǎn)化為具有熒光性質(zhì)的光敏分子，激活雙型（即I型和II型）光動(dòng)力反應(yīng)，同時(shí)釋放?NO分子（圖1）。電子順磁共振技術(shù)（EPR）檢測結(jié)果表明，光動(dòng)力反應(yīng)中產(chǎn)生具有還原活性的氫自由基（即氫原子，H?），而且H?的捕捉顯著抑制超氧陰離子自由基（O2??）的產(chǎn)生，這些數(shù)據(jù)為光動(dòng)力反應(yīng)中O2??的起源問題給予了一種合理解釋，即H?與基態(tài)氧分子的快速反應(yīng)極可能是O2??產(chǎn)生的主要途徑之一。此外，在I型反應(yīng)中通過級(jí)聯(lián)過程產(chǎn)生的過氧亞硝酸（HONOO）具有強(qiáng)烈的氧化性，有利于增強(qiáng)乏氧條件下的光動(dòng)力治療效果。
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圖1. DANO分子結(jié)構(gòu)、激活及級(jí)聯(lián)反應(yīng)示意圖。
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得益于較大的雙光子吸收截面（δ2PA?= 166 ± 22 GM @ 800 nm），DANO還可應(yīng)用于近紅外雙光子激發(fā)的光動(dòng)力治療（圖2）。
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圖2. （a-b）雙光子激發(fā)毛細(xì)管中的樣品。（c）雙光子激發(fā)及共聚焦熒光成像。（d）雙光子激發(fā)DANO后的細(xì)胞雙染熒光成像。?
值得指出的是，H?一般需要特殊的苛刻方法（如離子輻射、強(qiáng)紫外光輻射、超聲等）才能被觀察到，導(dǎo)致其與生物體系相互作用的研究一直受到很大限制。H?對(duì)光動(dòng)力反應(yīng)的參與說明在活性氧（ROS）和活性氮（RNS）等物種之外，H?作為最小尺寸的外源性自由基和活性氫（RHS）物種具有重要的生物醫(yī)學(xué)研究意義。該研究在溫和條件（低強(qiáng)度可見光）下原位誘導(dǎo)產(chǎn)生H?，為深入理解H?在生理環(huán)境中的化學(xué)和生物學(xué)行為提供了新工具。
論文的第一作者為南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院助理研究員孫劍博士。馮福德教授、王樹研究員為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
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