一氧化碳（CO）作为一种内源性气体信号分子，在调节生理过程（如抗炎、抗氧化、血管舒张）方面具有重要作用，近年来也被发现可以用于 抗肿瘤治疗。CO 通过 抑制线粒体氧化磷酸化、阻断 ATP 生成，诱导肿瘤细胞凋亡，同时能够增强 肿瘤免疫微环境（TME） 的调控能力。然而，CO 作为气体，难以靶向递送，并且传统 CO 供体（CORMs）依赖肿瘤微环境（如 ROS、GSH、低 pH）触发释放，释放速率不可控，难以达到理想的治疗剂量。此外，部分 CORMs 在代谢过程中具有潜在的细胞毒性，这进一步限制了 CO 在肿瘤治疗中的应用。光触发 CO 释放（photoCORMs） 由于其 非侵入性、高时空精度、可调节剂量 等优势，成为 CO 供体研究的前沿方向。然而，当前 photoCORMs 仍然存在 波长局限（UV/蓝光穿透力低）、释放效率低、光敏剂毒性残留 等挑战。

图1. 期刊论文

基于此，来自南开大学刘书琳/黄灵团队提出了一种 红光（655 nm）驱动的双通道 CO 释放系统，以优化 CO 在肿瘤治疗中的应用，提高其光响应释放效率，并增强抗肿瘤活性。该研究于近日以Dual Pathways of Photorelease Carbon Monoxide via Photosensitization for Tumor Treatment为题在线发表于Journal of the American Chemical Society期刊。

图2. 通过光敏作用释放 CO 的双途径用于肿瘤治疗的图示

研究方法

UV-Vis 吸收光谱检测 CO 释放：监测 Mn₂(CO)₁₀ 在不同光照条件下的吸收峰变化，确定光触发 CO 释放的规律。

复合纳米颗粒（Ce6-MCO NPs）制备与表征：聚合物自组装 包裹 Ce6 和 Mn₂(CO)₁₀，形成水分散性纳米颗粒；采用 透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS） 分析纳米颗粒的形貌、尺寸及稳定性。

细胞毒性检测（CCK-8）：评估 CO 释放后对结直肠癌细胞（CT26）的生长抑制作用；

细胞凋亡检测：利用 Calcein-AM/PI 双染 观察 CO 诱导的细胞死亡情况。

CT26 皮下移植瘤小鼠实验：评估 Ce6-MCO NPs+光照对肿瘤体积的影响；

图3. Ce6和Mn2(CO)10分别在空气饱和（常氧）和氩气饱和（缺氧）溶剂下的光化学反应

关键发现

氧饱和环境（常氧）：Ce6 产生 单线态氧（¹O₂），氧化 Mn₂(CO)₁₀，促进 CO 释放；

缺氧环境（肿瘤微环境）：Ce6 通过 光诱导电子转移（PET） 触发 Mn₂(CO)₁₀ 自由基裂解，提高 CO 释放速率；GC-MS 结果表明，该方法在缺氧和常氧条件下均可高效释放 CO，优于传统光响应 CO 供体。

复合纳米颗粒：（Ce6-MCO NPs）实现稳定 CO 释放通过 两亲性聚合物包裹 Mn₂(CO)₁₀ 和 Ce6，提高其 水溶性、稳定性和生物相容性；红光（655 nm, 50 mW/cm²）照射触发 Ce6-MCO NPs 释放 CO，避免了短波光（UV/蓝光）的生物毒性。

体外抗肿瘤效果：Ce6-MCO NPs 在红光照射下显著抑制 CT26 细胞生长，CO 诱导细胞凋亡；活细胞成像证实 CO 通过破坏线粒体功能和 ATP 生成导致肿瘤细胞死亡。

体内抗肿瘤效果：CT26 皮下肿瘤小鼠实验表明，Ce6-MCO NPs+红光照射能显著抑制肿瘤生长（肿瘤抑制率接近 100%）；H&E 染色结果证实 CO 释放导致肿瘤组织大面积坏死；小鼠体重无明显变化，血液学分析正常，表明该策略具有良好的生物安全性。

图4. 用HPLC和LC-QTOF-MS表征了在饱和氩气DMA中，在655 nm光（50 mW/cm2）照射下光化学反应120 min后Ce6及其混合物（Ce6和Mn2(CO)10）

图5， Ce6和Mn2(CO)1的循环伏安曲线和纳秒瞬态吸收光谱

图6. 功率密度为50 mW/cm2的655 nm光照射下光敏剂自降解光敏释放CO的可能机理

图7. Ce6 NPs、MCO NPs和Ce6-MCO NPs的设计、制备和体外表征。

图8. Ce6-MCO NPs体内释放CO的抗肿瘤作用。

提出了一种全新的双通道 CO 释放机制，结合 光敏化单线态氧（¹O₂）氧化 和 光诱导电子转移（PET），提高 CO 释放效率；开发了一种水溶性 Ce6-MCO 纳米颗粒，在 肿瘤缺氧微环境 下实现更高效的 CO 释放，增强抗肿瘤疗效；体内外实验验证了该策略的有效性，展现出 卓越的肿瘤抑制效果和较高的安全性，为 CO 介导的肿瘤治疗提供了新的策略。

参考文献：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c18400articleRef=control

来源：南开大学