Type I型光敏剂因其对氧气比较低的依赖性，可以解决Type II 型光敏剂因实体肿瘤乏氧带来的预后不良的问题，逐渐成为光动力治疗领域的研究热点。Type I 型光动力治疗机制的核心是光敏剂的电子转移能力。这个能力包括两个方面，一方面是光敏剂从底物中获得电子，另一方面是光敏剂要将捕获的电子提供给O₂，从而形成活性氧超氧阴离子自由基（O₂^•−）。然而，大多数现有的光敏剂只能单独满足其中一个方面的能力。

基于对Type I型光敏化机制中电子转移热力学问题的研究，精细化工国家重点实验室彭孝军院士团队宋锋玲教授课题组充分利用热激活延迟荧光性质（TADF）光敏剂独有的激发态得电子能力，同时与牛血清蛋白（BSA）的富电子特性，巧妙地结合于一体，共同加速光敏剂的电子转移能力，提出了增强肿瘤光动力治疗效果的新策略。

在本文中，作者详细探讨了一种TADF光敏剂PS在I型光敏化过程中的电子转移能力。由于单线激发态S₁和三重激发态T₁之间比较小的能极差，因此这个TADF光敏剂PS具有较大的光激发能量（E_T）。在热力学上PS表现出类似水泵的“电子泵”的特殊电子转移能力，因为它激发态下的还原电位足够高（正），可以从底物中获得电子，并且在基态条件下还原电位也足够低（负），将电子转移到O₂形成O₂^•−。此外，我们选择了牛血清白蛋白（BSA）作为“电子储存库”，与“电子泵”PS完美配合。BSA不仅具有优良生物相容性和肿瘤靶向富集的优点，同时其富电子氨基酸结构组成可以作为电子的有效来源。同时PS和BSA的紧密结合作用也有利于分子间的电子传递过程。实验表明，PS/BSA复合物可显著促进I型PDT过程生成大量超氧阴离子（O₂^•−），并且，通过分子对接模拟、瞬态光谱、电化学进一步仔细地揭示了潜在的敏化机制。

随后，通过制备纳米光敏剂PS@BSA，将BSA和PS的这些电子转移增强作用整合到一个纳米粒子系统中。证实了其在体外肿瘤细胞中增强的PDT杀伤效果，特别是在缺氧条件下依然可以发挥很好的治疗效果。小鼠体内肿瘤模型同样验证了PS@BSA在肿瘤区域的优异富集和高效的PDT效率。这些结果有力证实了我们提出的这种新型Type I型光敏剂系统对乏氧肿瘤的出色靶向能力和治疗效率。这项工作提出一种新的构建高效纳米光敏剂的有效策略，即采用BSA作为TADF光敏剂的功能载体来促进I型PDT过程。这项工作有望激发更多的TADF光敏剂发挥“电子泵”作用，开展的Type I型PDT研究。

图1 光敏剂PS 的电化学还原电势简易图示，描述Type I型光敏化过程中的电子转移过程

图2 TADF光敏剂PS作为“电子泵”和BSA作为“电子水库”的简易示意图

该研究成果以Research Article形式发表在国际学术期刊 J. Am. Chem. Soc.上。大连理工大学博士研究生陈文龙为文章的第一作者，宋锋玲教授为文章的通讯作者。

论文信息：

Chen, Wenlong; Wang, Zehui; Tian, Mingyu; Hong, Gaobo;Wu, Yingnan; Sui, Mengzhang; Chen, Miaomiao; An, Jing;Song, Fengling;* Peng, Xiaojun. Integration of TADF Photosensitizer as “Electron Pump” and BSA as “Electron Reservoir” for Boosting Type I Photodynamic Therapy.J. Am. Chem. Soc. 2023,145,8130–8140