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光動力療法的療效會受到腫瘤內乏氧環境和光穿透深度不足等問題的限制。單線態氧電池(SOB)可以實現不依賴于氧和光的¹O₂釋放，有望能夠解決上述挑戰。然而，傳統的SOB系統往往具有"always-ON"的¹O₂釋放性能，由此會導致潛在的¹O₂泄漏，進而嚴重影響治療結果，并且會同時造成重大的生物安全性問題。有鑒于此，新加坡國立大學劉斌教授和浙江大學平淵教授開發了一種可編程的新型SOB。

本文要點：

（1）研究者通過開發對腫瘤微環境響應的吡啶酮-吡啶開關(PyAce)而構建了該SOB。研究發現，PyAce會以兩種互變異構體的形式存在：PyAce-0(吡啶)和PyAce(吡啶酮)，它們分別具有不同的¹O₂儲存半衰期。在初始狀態下，PyAce為吡啶酮形式，可儲存¹O₂(t_1/2 = 18.5 h)。

（2）到達腫瘤微環境后，PyAce會轉變為吡啶形式，進而能夠快速、徹底地釋放¹O₂(t_1/2 = 16 min)，并且可以在治療后淬滅¹O₂的釋放。實驗結果表明，這一機制可確保該SOB能夠在治療前和治療后抑制¹O₂的產生，并可在腫瘤部位實現選擇性、快速的¹O₂釋放，從而最大限度地提高治療效果和減少治療副作用。綜上所述，該研究開發的可編程SOB能夠實現"OFF-ON-OFF"的¹O₂治療，具有高度的時空選擇性，并且不依賴于腫瘤內部的氧氣供應和外部光照。

Jianwu Tian. et al. Programmable Singlet Oxygen Battery for Automated Photodynamic Therapy Enabled by Pyridone?Pyridine Tautomer Engineering. Journal of the American Chemical Society. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c02500

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02500