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  與傳統(tǒng)的癌癥治療方法相比，光熱療法和光動力療法因其無創(chuàng)性，有效性和較小的副作用而引起了研究者們極大的興趣。光熱療法（PTT）可以利用光熱納米劑的熱量消融腫瘤。然而，溫度過高會導(dǎo)致熱休克蛋白的過表達(dá)，導(dǎo)致癌細(xì)胞不能完全凋亡和腫瘤復(fù)發(fā)，從而削弱PTT效應(yīng)。另一方面，光動力療法（PDT）可以產(chǎn)生高毒性的單線態(tài)氧（¹O₂），從而殺死癌癥細(xì)胞。眾所周知，腫瘤內(nèi)部具有不同的生理環(huán)境。在常氧的腫瘤部位，¹O₂可以破壞細(xì)胞和血管以破壞腫瘤，因此，具有中等光熱作用和強(qiáng)光動力作用的納米劑可能是殺死這些部位的細(xì)胞和血管的最佳選擇。另一方面，在致密腫瘤內(nèi)部形成了缺氧微環(huán)境，這限制了PDT的作用，當(dāng)PDT與PTT結(jié)合使用時(shí)，高熱可以使致密腫瘤內(nèi)部的微血管中的氧含量增加，因此，具有強(qiáng)光熱和光動力作用的光療納米平臺可能是消除低氧致密腫瘤內(nèi)部癌細(xì)胞的最佳解決方案。綜上所述，需要對材料的光熱和光動力效應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)治療。

  在前期工作中，黃輝教授團(tuán)隊(duì)通過分子設(shè)計(jì)，分別采用重原子效應(yīng)策略和D-A結(jié)構(gòu)和扭曲構(gòu)象結(jié)合的策略，得到了一系列具有較強(qiáng)光熱效應(yīng)和光動力效應(yīng)的有機(jī)半導(dǎo)體納米粒子，并且對小鼠腫瘤具有很好的治療效果(Small, 2020, 10.1002/smll.202000909；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 19, 17884-17893.）。

圖1（A）PPy-Te NPs的制備示意圖。（B-E）蝕刻后的NPs IV的全譜和C 1s，N 1s，Te 3d電子的XPS光譜。（F）NPs I，NPs VII，NPs IV和PPT NPs的UV-Vis-NIR吸收光譜（NPs的濃度為100μg mL^-1）。（G）通過DLS測量的NP I-VII的大小。（H）NPs的TEM圖像 比例尺，200 nm。（I）通過DLS測量的NPs I-VII的ζ電勢。（J）NP II-VII（100μg mL^-1）的UV-Vis-NIR吸收光譜。

  為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光熱與光動力學(xué)效應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)控，黃輝教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)通過受控氧化共聚，原位合成了一系列具有不同比例的吡咯與碲吩的共聚物納米顆粒。通過X射線光電子能譜以及紫外可見近紅外光譜證實(shí)了碲吩和吡咯原位共聚合反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，隨著吡咯比例的提高，光熱轉(zhuǎn)換效率依次提高，隨著碲吩比例的提高，活性氧物種產(chǎn)率增加。因此，通過改變吡咯與碲吩的摩爾比，可以精確而系統(tǒng)地調(diào)節(jié)半導(dǎo)體納米劑在近紅外一區(qū)激光輻射下的光熱和光動力效應(yīng)。動物實(shí)驗(yàn)表明，該類納米粒子對腫瘤具有高效的治療效果，并且具有良好的生物相容性。因此，這項(xiàng)工作提出了一種簡單的方法來調(diào)節(jié)有機(jī)半導(dǎo)體納米粒子的光熱和光動力效應(yīng)，并成功應(yīng)用到腫瘤治療中。

圖2（A）NPs II-VII（100μg mL-1）和H₂O的溫度變化曲線。（B）最高溫度下NPs II-VII的紅外熱圖像和由圖2A計(jì)算得出的NPs II-VII的PCE。（C）NPs II-VII中吡咯含量與PCE，活性氧物種（ROS）產(chǎn)率之間的擬合線。（D）NPs IV光照五個(gè)周期的（100μg mL^-1）的溫度變化曲線。

  相關(guān)研究成果以《Precisely Tuning Photothermal and Photodynamic Effects of Polymeric Nanoparticles by Controlled Copolymerization》為主題，發(fā)表在化學(xué)材料領(lǐng)域著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》  (Angew. Chem. Int. Ed. ) 上（DOI: 10.1002/anie.202004181）。論文的第一作者為中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院博士生溫凱凱，共同第一作者為西南科技大學(xué)碩士生吳麗芬，通訊作者為黃輝教授和西南科技大學(xué)段濤教授。另外，該工作還得到中山大學(xué)第五附屬醫(yī)院馬寒教授在動物實(shí)驗(yàn)上的大力支持。

  論文鏈接：

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202000909

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b05196

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202004181