光动力疗法的疗效会受到肿瘤内乏氧环境和光穿透深度不足等问题的限制。单线态氧电池(SOB)可以实现不依赖于氧和光的¹O₂释放，有望能够解决上述挑战。然而，传统的SOB系统往往具有"always-ON"的¹O₂释放性能，由此会导致潜在的¹O₂泄漏，进而严重影响治疗结果，并且会同时造成重大的生物安全性问题。有鉴于此，新加坡国立大学刘斌教授和浙江大学平渊教授开发了一种可编程的新型SOB。

本文要点：

（1）研究者通过开发对肿瘤微环境响应的吡啶酮-吡啶开关(PyAce)而构建了该SOB。研究发现，PyAce会以两种互变异构体的形式存在：PyAce-0(吡啶)和PyAce(吡啶酮)，它们分别具有不同的¹O₂储存半衰期。在初始状态下，PyAce为吡啶酮形式，可储存¹O₂(t_1/2 = 18.5 h)。

（2）到达肿瘤微环境后，PyAce会转变为吡啶形式，进而能够快速、彻底地释放¹O₂(t_1/2 = 16 min)，并且可以在治疗后淬灭¹O₂的释放。实验结果表明，这一机制可确保该SOB能够在治疗前和治疗后抑制¹O₂的产生，并可在肿瘤部位实现选择性、快速的¹O₂释放，从而最大限度地提高治疗效果和减少治疗副作用。综上所述，该研究开发的可编程SOB能够实现"OFF-ON-OFF"的¹O₂治疗，具有高度的时空选择性，并且不依赖于肿瘤内部的氧气供应和外部光照。

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