陕西科技大学强涛涛:Fe3+ 氧化策略增强近红外

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通过Fe 3+ 氧化策略构建了一种基于近红外 (NIR) BODIPY 的光敏剂 NIR-2BDP 。理论计算和实验结果表明，分子内电荷分离有效降低了 HOMO-LUMO 能隙，拓宽了光吸收范围，并抑制了辐射跃迁 (RT) 过程。单重态 - 三重态能隙的降低增强了 NIR-2BDP 的系间窜跃 (ISC) 能力（自旋 - 轨道耦合常数 (S1→T1) 是 NIR-BDP 的 2.5 倍，单线态氧 (1O2) 量子产率是 NIR-BDP 的 2.1 倍）。 NIR-2BDP 的低辐射跃迁（仅 2.2% 的荧光量子产率）和相对较低的三重态生成（ 11.7% 的 1O2 量子产率）表明其非辐射跃迁 (NRT) 过程的贡献更强（因此光热转换能力更高）。由 NIR-2BDP 和 DSPE-mPEG2000 构建的纳米颗粒表现出良好的光热转换效率（ 41.4% ）和在 NIR-II 窗口（ 1000-1700 nm ）对肿瘤细胞的杀伤效率。因此，本研究扩展了敏化窗口并提高了 NRT 能力，为构建多功能 NIR BODIPY 类光敏剂铺平了道路。 相关研究成果发表于《 Chemistry—A European Journal 》上 。

图文解析

图 1 ： a) NIR-2BDP 的合成路线示意图； b) NIR-BDP 和 NIR-2BDP 分子基态结构优化结果示意图； c) NIR-BDP 和 NIR-2BDP 的 HOMO-LUMO 能隙示意图。

图 2 ： a) NIR-BDP 和 NIR-2BDP 在二氯甲烷中的紫外 - 可见 - 近红外吸收光谱； b) NIR-BDP 和 NIR-2BDP 的循环伏安图（条件：支持电解质： 0.1 M nBu4NPF6 在二氯甲烷中，对电极：铂丝，参比电极： Ag/AgNO3 ，工作电极：玻璃碳。扫描速率： 0.05 V/s ）； c) NIR-BDP 和 NIR-2BDP 的自旋 - 轨道耦合常数； d) 在氙灯（ 400-2500 nm ， 1.0 W/cm² ）照射下 ABDA 在 378 nm 处的归一化降解百分比。

图 3 ： a) NIR-2BDP 激发态的能量耗散图； b) NIR-BDP 和 NIR-2BDP 的 TG 和 DTG 曲线； c) NIR-2BDP 纳米颗粒 (NIR-2BDP-NPs) 的制备示意图； d) NIR-2BDP 在二氯甲烷中和 NIR-2BDP-NPs 在 PBS 溶液中的吸收光谱对比图； e) NIR-2BDP-NPs 在 PBS 溶液中的分散尺寸通过 DLS 实验测试（插图： NIR-2BDP-NPs 的透射电镜图像）。

图 4 ： a) NIR-2BDP-NPs 在 PBS 溶液中的光热转换能力稳定性测试（ 1064 nm ， 1.0 W/cm² ， c = 1.0 mg/mL ）； b) NIR-2BDP-NPs 在 PBS 溶液中光热转换效率的计算结果示意图（ 1064 nm ， 1.0 W/cm² ， c = 1.0 mg/mL ）； c) 不同浓度的 NIR-2BDP-NPs 溶液在光照射下的温度变化（ 1064 nm ， 1.0 W/cm² ）； d) 不同激发光功率对 NIR-2BDP-NPs 光热转换能力的影响（ 1064 nm ， 1.0-2.0 W/cm² ， c = 27 μg/mL ）； e) NIR-2BDP-NPs 、 NIR-2BDP 、 DMSO （二甲基亚砜）和 DOX （阿霉素）对 4T1 细胞的毒性检测（ n = 3 ）； f) 在不同条件下处理的 4T1 细胞的存活率（ 1064 nm ， 1.0 W/cm² ， 5 分钟）； g) 经不同浓度 NIR-2BDP-NPs 处理并在近红外光（ 1064 nm ， 1.0 W/cm² ， 5 分钟）照射后的 4T1 细胞的细胞活性荧光图，使用 Calcein-AM/PI 染色（比例尺： 100 μm ）。