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，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