利用上转换纳米颗粒构筑近红外激发的钌（II）多吡啶类光活化化疗药物

Photoactivated anticancer drugs do not show cytotoxicity until they are irradiated by light of proper wavelength, thus exhibit high selectivity toward cancer cells by spatio-temporal control of irradiation. Ru(II) polypyridine complexes are promising photoactivated anticancer drugs, however, the short photoactivation wavelength, associated with poor tissue penetration, limits their clinical application. The unique feature of Ln3+ doped upconversion nanoparticles (UCNPs) that to convert NIR to UV/visible light encourages us to construct UCNP-Ru(II) complex hybrid systems. It is envisioned that the photoactivation wavelength may be red shifted to NIR region by taking advantage of the energy transfer from Ln3+ doped UCNPs to Ru(II) complexes. The multicolor luminescent property of UCNPs could also make the cellular imaging of the hybrid systems possible, favoring both mechanism study and clinical application. The research may open a new avenue for the development of NIR-activated anticancer drugs.

光活化化疗药物需要特定波长的光活化后才能表现出抗癌活性，因此能够通过光照来提高其对肿瘤组织的选择性，降低毒副作用。钌（II）多吡啶配合物是一类非常有应用前景的光活化化疗药物，但是目前限制该类药物临床应用的一个重要因素是其光活化波长通常都较短，导致激发光在肿瘤组织中的穿透能力差。本项目拟利用稀土金属离子掺杂的LiYF4或NaYF4上转换纳米颗粒能够将近红外光转换为紫外/可见光的性质，构筑上转换纳米颗粒与钌（II）多吡啶配合物复合体系，通过上转换纳米颗粒到钌（II）多吡啶配合物的能量传递作用活化钌（II）多吡啶类抗癌药物，从而延长钌（II）多吡啶配合物的光活化波长。利用上转换纳米颗粒多谱线发光的特点还能在活化抗癌药物的同时实现细胞成像，方便药物活性研究，并有望为其癌症治疗提供可视导向。本项目将为近红外光活化的化疗药物的研发提供新思路。

光活化化疗药物仅在光照条件下才表现出抗肿瘤活性，具有选择性高和毒副作用低的特点，是一类有重要发展前景的新型化疗药物。钌（II）多吡啶配合物是光活化化疗药物研究的热点。三年来，我们构筑了上转换纳米颗粒与钌（II）多吡啶配合物的复合体系，利用上转换纳米颗粒到钌（II）配合物的能量传递将其光活化波长延长至近红外区域，我们还将该设计思路扩展到构筑近红外光激发的光控释放CO复合体系的设计上，取得如下主要进展：.1..我们通过自组装的方法将含有单齿配体的钌（II）多吡啶配合物cis-[Ru(bpy)2(C18H37CN)2]Cl2复合到LiYF4:Yb/Tm上得到复合体系UCNPs@PEG/Ru，通过LiYF4:Yb/Tm到cis-[Ru(bpy)2(C18H37CN)2]Cl2的能量传递将cis-[Ru(bpy)2(C18H37CN)2]Cl2的光活化波长延长到980 nm，光活化药物释放实验表明，复合体系UCNPs@PEG/Ru在980 nm的红外光激发下能够有效释放化疗药物cis-[Ru(bpy)2(H2O)2]2+，并且复合体系UCNPs@PEG/Ru在红外光激发下可使DNA发生交联。.2..近年来，CO被认为是与NO、H2S一样重要的信号传导分子和生理功能调节因子，因此，科学家开发了许多光控释放CO的分子，研究其在抗癌、抗菌消炎、血管扩张等方面的应用。但是这些光控释放CO分子的光激发波长都较短（< 500 nm），组织穿透深度极浅，限制了其临床应用潜力。我们通过硅烷化反应将能够光控释放CO的配合物[MnBr(Si-bpy)(CO)3]共价键合到上转换纳米颗粒LiYF4:Yb/Tm上，得到了药物与颗粒的复合体系，通过上转换纳米颗粒LiYF4:Yb/Tm到配合物[MnBr(Si-bpy)(CO)3]的能量传递，将配合物[MnBr(Si-bpy)(CO)3]的光活化波长延长至980 nm。CO释放实验结果表明，980 nm光激发后，复合体系能够快速有效的释放CO。.上述研究结果表明，利用上转换纳米颗粒能够将近红外光转换为紫外/可见光的特性，能够有效的将钌（II）多吡啶类光活化化疗药物及锰（I）类CO释放分子的光活化波长延长至近红外区域。本项目研究为基于配体释放机制的光活化药物的释放提供了新思路。