具有AIE效应的荧光探针及其在光动力治疗的潜在应用文献综述

 2022-08-06 03:08

关于红光AIE材料及光动力学治疗的综述

摘要:光动力治疗(PDT)是指光敏剂在含氧环境中,通过光源照射,产生具有细胞毒性的活性氧物质(ROS),进而依靠ROS破坏病变组织、杀死致病细胞,可有效治愈多种疾病,在治疗癌症、肿瘤方面效果更甚,是一种重要的治疗手段。在光动力学治疗中,光敏剂占核心地位,因此,选择高性能的光敏剂尤为重要。传统的光敏剂由于共轭程度较高,疏水性强,因此在良溶剂中发光强度高,而在不良溶剂中(如生物体内)会产生荧光猝灭现象,即聚集导致猝灭(ACQ),光敏性能和产生ROS效率严重下降,应用受到限制。而聚集诱导发光(AIE)的现象与ACQ截然相反,在良溶剂中荧光强度微弱,而在聚集状态下亮度较高。具有AIE效应的光敏剂被激发后,能和环境中的氧气发生作用,产生ROS,是一种性能良好且可用于PDT的材料,同时其应用领域多样,引起了科学家们的广泛关注。一般AIE材料为发射蓝、绿、黄光为主,红光AIE材料较为稀缺。红光AIE材料穿透能强,深入领域多;同时激发能量低,使用近可见光波长即可激发,对生物体伤害较小,因此在生物成像领域具有较大优势。基于此,本文对红光AIE材料及光动力学治疗的研究进展进行了综述。

关键词:聚集诱导发光;光敏剂;红光;光动力治疗

一、文献综述

随着科技的发展,聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)材料被广泛应用于人类社会,应用范围广、前景好,被科学家们广泛关注。特别是在光电器件、检测传感、生物医药领域[1]成就颇丰,为人类生活提供了更多生活和科学研究上的工具,促进了社会进步。

光动力学治疗(Photodynamic therapy, PDT)是一种利用光敏剂来产生具有细胞毒性的活性氧物质(ROS)[2],以此选择性破坏病变部位的新型治疗方式。具有微创、时空选择性高、无耐药性[3]等优点,在治疗癌症、肿瘤方面效果尤为显著,为医疗工作者提供了全新思路。其中,光敏剂是PDT中不可或缺的成分,它在吸收了特定激光辐射能之后,和周围氧气发生反应,产生ROS。但传统光敏剂材料在生物体内会出现聚集导致猝灭(aggregation caused quenching, ACQ),导致性能下降。因此,开发一类具有AIE效应的光敏剂对PDT的发展有重大意义。

1.1 AIE效应

随着时代的发展,有机荧光材料被大量开发,其具有色彩丰富且便于调整、种类多样、价格便宜等优势,被广泛使用。但传统有机荧光材料大都具有平面pi;共轭结构,使其疏水性加强,如香豆素类、罗丹明类、吡唑啉类等,导致这类材料在良溶剂中发光明亮,而在不良溶剂中,分子聚集,紧密堆积,荧光会发生减弱甚至猝灭,该现象被称为聚集导致猝灭(ACQ)。产生该现象的原因为:带有芳香基的化合物紧密聚集,发生相互作用,生成发光强度弱或不发光的物质[4]。ACQ效应会使光敏剂性能严重下降,ROS的生成效率严重降低。

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