生体適合性半導体ナノ粒子は、高光熱変換効率に対する化学構造の効果を明らかにしている堅牢な光音響剤および光吸熱剤としての生体

ポリマー化学構造と光音響イメージング（PAI）と光熱療法（PTT）のその性能との関係を理解することは、理想的なPAI/PTTエージェントの開発に重要です。このレポートでは、異なるドナーacceptorアーキテクチャを持つ4つの半導体ナノ粒子（SPN）が、非常に効果的なPAI誘導PTTのために自己組織化されています。特に、最長のπ共役長であり、分子内電荷移動と光収穫に有益な最高の質量絶滅係数を持つSPN1は、最大52.6％までの最高の光熱変換効率を示します。さらに、準備されていないSPN1は、優れた水分散性、堅牢なサイズの安定性、優れた光熱特性を備えています。さらに、SPN1は顕著な癌細胞殺害能力を示すだけでなく、顕著な腫瘍阻害能力も示しています。最後に、準備されていない水分散性SPN1は、優れた生体適合性とバイオセーフティを表示し、将来の生物医学的アプリケーションの有望な候補となっています。利用可能な多くの近赤外吸収半導体ポリマーを考慮すると、私たちの研究は、がんセラノスチクスのための非常に効率的なSPNベースのPAI/PTTエージェントの合理的な設計と調製のための基本的な洞察を提供します。

Understanding the relationship between polymer chemical structure and its performance of photoacoustic imaging (PAI) and photothermal therapy (PTT) is important for developing ideal PAI/PTT agents. In this report, four semiconducting polymer nanoparticles (SPNs) with different donor-acceptor architectures are self-assembled for highly effective PAI-guided PTT. In particular, SPN1 with the longest π-conjugation length and the highest mass extinction coefficient which are beneficial for intramolecular charge transfer as well as light harvesting, exhibits the highest photothermal conversion efficiency up to 52.6%. Moreover, the as-prepared SPN1 possess good water-dispersibility, robust size-stability and excellent photothermal properties. Furthermore, the SPN1 not only exhibits a remarkable cancer cell-killing ability but also shows a prominent tumor inhibition capacity. Finally, the as-prepared water-dispersible SPN1 displays good biocompatibility and biosafety, making it a promising candidate for future biomedical applications. Considering the plenty of near-infrared absorbing semiconducting polymer available, our work provides fundamental insights for rational design and preparation of highly efficient SPN-based PAI/PTT agents for cancer theranostics.