高效的肿瘤化学动力学治疗（CDT）过程所需的高剂量活性氧（ROS）会增大正常组织受损的风险，利用成像引导CDT过程有望实现更精准的肿瘤治疗。为此，湖南大学化学化工学院宋国胜开发了一种锰氧化物-噻吩基半导体聚合物的纳米体系，通过肿瘤酸性环境激活化学发光（CL）和治疗过程。相关研究成果以题为“Light-free Generation of Singlet Oxygen through Manganese -Thiophene Nanosystems for pH-responsive Chemiluminescence Imaging and TumorTherapy”的研究论文发表在Cell 子刊Chem上。

示意图

化学动力学过程

含有一定比例Mn³⁺的锰氧化物具备产生单线态氧的能力，即锰氧化物在酸性条件下释放的Mn³⁺与氧气反应生产超氧阴离子，随后超氧阴离子自发转化为单线态氧（¹O₂）。这一新的化学动力学过程可以为构建更高效的CDT体系提供新思路。

图| 产生¹O₂方程式与表征

高效兼精准

此外，将锰氧化物与半导体聚合物组成纳米体系后，还可以在酸的刺激下产生化学发光（CL），同时伴随荧光（FL）强度的降低。该体系能够在体外建立良好的比率型信号（CL/FL）与¹O₂产率之间的相关性（R²=0.992），并进一步通过比率型成像引导治疗CDT过程。这有助于肿瘤治疗的早期阶段评估，有望实现既高效又精准的CDT效果。

图 | 体内试验

该工作的第一作者为硕士研究生陆畅同学；通讯作者是湖南大学宋国胜；并得到新加坡南洋理工大学浦侃裔教授的指导和帮助。

参考文献：

Light-free Generation ofSinglet Oxygen through Manganese - Thiophene Nanosystems for pH-responsiveChemiluminescence Imaging and Tumor Therapy，Chem, 2020, DOI,10.1016/j.chempr.2020.06.024

导师介绍

宋国胜教授，湖南大学化学化工学院，主要研究领域为生命分析化学和活体分子影像，包括光声成像、长余辉成像、化学发光成像、核磁成像，并应用于癌症的早期诊断、治疗及疗效检测。近年来在Nat. Biomed. Eng.，Angew. Chem. Int. Ed.，Nano Lett.，J. Am. Chem. Soc.，Chem. Sci., Adv. Mater, Adv. Funct. Mater.，ACSNano, Anal. Chem. 等本领域知名期刊发表论文20余篇。

http://grjl.hnu.edu.cn/p/3A9DA10AEC03E9909BE4A4A5624CF1A9