一氧化碳（CO）气体疗法作为一种新兴的治疗策略，在肿瘤治疗中具有广阔的应用前景。然而，由于光活化一氧化碳释放分子（photoCORMs）的物理化学特性有限，开发红光或近红外光驱动的高效CO释放策略仍然具有挑战性。

在这项研究中，南开大学刘书琳研究员和Ling Huang等人发现了一种新的光释放CO机制，该机制涉及通过光敏化释放CO的双重途径。具体而言，光敏剂Chlorin e6（Ce6）在红光（655nm，50mW/cm²）照射下，在空气饱和溶剂中敏化氧气以产生单线态氧（¹O₂），并氧化光CORM Mn₂（CO）₁₀以释放CO。此外，Ce6和Mn₂（CO）₁₀可以经历多步光化学反应以释放CO，以及光敏剂Ce6在贫氧溶液中的降解。作为概念验证，作者在体外和体内证明了这种CO释放策略的可行性和肿瘤抑制作用。这些结果为开发CO介导的信号通路调节的新方法提供了一个强大的平台，并有望进一步促进了气体治疗方法在体内肿瘤治疗中的实际应用。相关工作以“Dual Pathways of Photorelease Carbon Monoxide via Photosensitization for Tumor Treatment”为题发表在JACS。

【文章要点】

在这里，作者发现了一种新的光释放CO机制，该机制涉及通过光敏化释放CO的双重途径（图1）。具体而言，光敏剂Ce6在红光照射下在空气饱和溶剂中敏化氧气以产生¹O₂，并氧化光CORM Mn₂（CO）₁₀以释放CO。此外，在新机制中，Ce6和Mn₂（CO）₁₀可以在氩气饱和溶剂中发生多步光化学反应，通过Ce6的光降解产生Mn（CO）₅和二吡咯片段。具体而言，Ce6被激发并通过ISC迁移到三重态（³Ce6*）。此时，Mn₂（CO）₁₀和³Ce6*发生光诱导电子转移。Mn₂（CO）₁₀充当电子供体，转移电子成为[Mn₂（CO）₁₀]^•+，而³Ce6*充当电子受体，接受电子成为[Ce6]^•-。电子转移过程后，Mn₂（CO）₁₀发生均裂形成Mn（CO）₅，[Ce6]^•-进行多步光降解过程形成二吡咯碎片。随后，二吡咯片段参与了Mn（CO）₅的配位，导致CO的释放和光敏剂的同时自降解。这种新机制可以同时解决肿瘤治疗过程中缺氧和光敏剂滞留这两个关键挑战。

图1 通过光敏释放一氧化碳的双途径

基于上述发现，作者还使用两亲性聚合物将Ce6和Mn₂（CO）₁₀包封在油滴中，制备了Ce6-MCO纳米粒子（Ce6-MCO NP），该纳米粒子成功地在水溶液中实现了红光驱动的CO释放。结合贫氧实体瘤的特性，这种纳米粒子能够在红光照射下有效地在体内释放CO，从而显著抑制肿瘤生长。这些结果不仅促进了气体介导的肿瘤治疗的发展，还解决了光敏剂在体内残留的长期毒性问题，这可以极大地促进气体光疗的实际应用（图2）。最重要的是，作者希望这项工作将为其他CO释放策略的发展提供一个良好的开端，并为气体介导的肿瘤治疗的开发开辟一条新途径。

图2释放一氧化碳治疗肿瘤

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c18400?articleRef=control