Haixia Chang, Jiang Feng, Xin-Ao Liu, Rong Miao,* Taihong Liu,* Liping Ding, and Yu Fang. Chem. Sci., 2025, DOI: 10.1039/D5SC00013K

光动力疗法（PDT）和光热治疗（PTT）具有微创性、时空精确性和可控性等优点，在肿瘤治疗领域备受关注。二者均依赖于高效光敏剂，光敏剂经特定波长的光照射后产生热量或单线态氧活性物质以高效杀伤肿瘤细胞。相比于单光子吸收光敏剂，双光子吸收特性光敏剂具有更深的组织穿透能力、更小的光损伤和独特的局部激发特性。寻找具有优异双光子吸收特性、高效光热/光动力治疗效果以及良好的生物相容性的光敏剂仍是化学、材料和生物医学领域的研究热点。碳龙配合物因其独特的芳香性、多样的反应性、优异的热力学稳定性和突出的非线性光学性能而引起了广泛关注，探究它们的激发态动力学对于调控光物理性质和光敏特性应用开发具有重要的指导意义。

该工作系统比较考察了具有A-π-D-π-A结构的双邻菲罗啉-碳龙配合物DPC及其参比配合物SPC的线性光物理和双光子吸收性质。研究结果表明，随着π-共轭程度增大，二者的最大紫外可见吸收波长由配合物SPC的538 nm增大到DPC的558 nm，分子内强电荷转移作用对其激发态跃迁机制影响较大。基于开孔Z-扫描技术表征，四偶极A-π-D-π-A结构的配合物DPC在750 ~ 1100 nm的光谱范围内表现出反饱和吸收RSA特性和较大的双光子吸收截面值，其在甲醇溶剂中的最大双光子吸收波长和最大双光子吸收截面值分别为770 nm和7417 GM。超快瞬态吸收光谱（ns/fs-TA）清楚地揭示了DPC的激发态动力学弛豫和单线态-三线态跃迁过程。分析表明，DPC分子在被光激发后产生了电荷分离态，该电荷分离态物种可以通过电荷重组和系间窜越进入三重态两种相互竞争机制返到基态，瞬态吸收光谱稳定的激发态吸收信号反映出DPC分子较长的三重态寿命。进一步研究表明，碳龙配合物DPC在638 nm单光子和飞秒770 nm双光子激发波长下，均可高效产生单线态氧。同时，在638 nm光激发下，DPC展现出高达36.8%的光热转换效率。

最后，受双邻菲罗啉-碳龙配合物DPC具有PDT和PTT协同作用启发，该工作基于小鼠乳腺癌4T1细胞模型进行了体外细胞毒性和多模式治疗效果评估，阐明了近红外双光子激发、光动力治疗和光热治疗的“三合一”多模式光疗效果，为后续碳龙配合物在光谱学和生物学诊疗领域的应用提供了参考。

图1.（a）四偶极金属芳族化合物的激发态动力学、单线态氧产生和光热转换途径的弛豫过程示意图；（b）双邻菲罗啉-碳龙配合物DPC和参比配合物SPC的分子结构式。

图2. （a）双邻菲罗啉-碳龙配合物DPC在不同功率密度条件下的光热曲线；（b）DPC的温度特性循环稳定测试曲线；（c）DPC在水-DMSO溶液中不同时间点的红外热像图；（d）温度循环曲线以及冷却时间与–ln(ө)的关系图，ө代表驱动力温度；（e）细胞与不同浓度的DPC（0.01 ~ 1.00 mg/mL，孵育24 h）、有/无激光照射下的细胞活力对比图。

第一作者：陕西师范大学硕士研究生常海霞

通讯作者：陕西师范大学刘太宏副教授、苗荣副教授

全文链接：https://doi.org/10.1039/D5SC00013K