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  癌癥是全世界發(fā)病率和死亡率最高的疾病。2020年全球確診的癌癥患者數(shù)量達(dá)到1930萬(wàn)，死于癌癥的人數(shù)增加到1000萬(wàn)。因此世界各地的研究人員一直在努力開發(fā)更精確、更快速的治療方法來對(duì)抗癌癥。目前的癌癥治療仍然依賴于手術(shù)、放療和化療等傳統(tǒng)治療手段，然而它們破壞免疫系統(tǒng)，有著嚴(yán)重的副作用和耐藥性，治療效果較差。因此，發(fā)展新型的腫瘤治療方法是十分必要的。與傳統(tǒng)的腫瘤治療方法相比，光熱治療 (PTT) 是一種無創(chuàng)、副作用小的治療方法。PTT利用光熱治療試劑 (PTTAs) 在激光照射下將光能轉(zhuǎn)化為局部熱量以增加周圍環(huán)境的溫度并引發(fā)癌細(xì)胞的死亡。理想的PTTAs應(yīng)該有良好的生物相容性、高的光熱轉(zhuǎn)換效率 (PCE)，并且能夠在腫瘤中有效的富集。PTT最大的挑戰(zhàn)是生物組織的光穿透深度問題，因?yàn)樯锝M織對(duì)可見光有效光吸收和光散射，導(dǎo)致深層組織處的腫瘤治療效果不佳。此外，治療過程中的激光強(qiáng)度過高會(huì)對(duì)正常組織造成不必要的損害等都是PTT所面臨的挑戰(zhàn)。 

  鑒于此，近日，東北林業(yè)大學(xué)賈濤副教授和趙修華教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊《Chemical Engineering Journal》在線發(fā)表題為 “Recent Advances in the Development of Near-Infrared Organic Photothermal Agents” 的綜述文章。在文章中，重點(diǎn)概括了近紅外區(qū)光吸收的有機(jī)PTTAs近年來在抗癌治療方面的發(fā)展，并簡(jiǎn)要介紹了這類有機(jī)PTTAs在成像指導(dǎo)PTT及其他體外和體內(nèi)聯(lián)合治療手段。最后，討論了PTT在癌癥治療過程中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，尤其是關(guān)于它們的臨床應(yīng)用。 

圖1. 近紅外吸收的有機(jī)PTTAs用于抗癌治療示意圖

  文章首先介紹了PTT相比于傳統(tǒng)抗癌治療手段的優(yōu)勢(shì)及其在癌癥治療領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。列舉了一些常見的無機(jī)PTTAs包括金納米棒、碳納米管、硒化銅納米粒子、黑磷量子點(diǎn)等。將近紅外區(qū)光吸收的有機(jī)PTTAs (主要包括一些固定結(jié)構(gòu)、電子給體-受體結(jié)構(gòu)及天然有機(jī)化合物) 和無機(jī)材料在生物相容性、細(xì)胞毒性、體內(nèi)降解等方面進(jìn)行了對(duì)比和總結(jié)。還對(duì)有機(jī)光敏劑的光物理過程進(jìn)行了闡述，包括熒光、熱和活性氧產(chǎn)生的具體過程及彼此之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

圖2. 有機(jī)光敏劑的光物理過程 

  作者列舉了近紅外光吸收的有機(jī)PTTAs并對(duì)其在PTT過程中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，利用PTTAs之間的光物理競(jìng)爭(zhēng)通過合理的分子設(shè)計(jì)可以提高PCE；使PTTAs的吸收波長(zhǎng)紅移至近紅外區(qū)，盡可能的增加激光穿透組織的深度；將一些腫瘤的靶向基團(tuán)例如三苯基膦對(duì)PTTAs進(jìn)行修飾，能夠提高其在腫瘤區(qū)域的有效富集；同時(shí)，將PTT與其他治療手段相結(jié)合可以提高治療效果。基于以上幾方面文章對(duì)一些固定結(jié)構(gòu)包括酞菁衍生物和卟啉衍生物等等, 電子受體結(jié)構(gòu)包括苝二酰亞胺 (PDI)、二酮吡咯 (DPP)、BODIPY染料、方酸和苯并雙噻二唑 (BBT)等，電子給體材料苯、三苯胺和噻吩等形成的電子給受體型結(jié)構(gòu)材料，其他共軛聚合物如聚苯胺 (PANi)、聚吡咯 (PPy)、聚多巴胺 (PDA)、聚 (3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸鹽 (PEDOT:PSS) 及天然有機(jī)化合物黑色素等這幾類近紅外區(qū)光吸收的有機(jī)PTTAs在PTT以及結(jié)合其他療法的新興應(yīng)用中進(jìn)行對(duì)比和總結(jié)。具體闡述了提高PCE、增大組織穿透深度和靶向性富集的策略。   

  本文綜述了近紅外有機(jī)PTTAs用于PTT的研究進(jìn)展及其作為光熱轉(zhuǎn)換材料在熒光成像、協(xié)同治療等方面的應(yīng)用，系統(tǒng)地回顧了關(guān)鍵的設(shè)計(jì)策略。近年來，近紅外吸收PTTAs以其獨(dú)特的理化性質(zhì)在癌癥等疾病治療中表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。討論了PTT在癌癥治療過程中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，特別是關(guān)于它們的臨床應(yīng)用。基于有機(jī)功能光熱試劑的PTT由于其獨(dú)特的副作用小、療效高等優(yōu)點(diǎn)，將在對(duì)抗癌癥中發(fā)揮越來越重要的作用。希望本文中對(duì)近紅外有機(jī)PTTAs從具體結(jié)構(gòu)到功能應(yīng)用的總結(jié)，為高性能PTTAs的設(shè)計(jì)提供一個(gè)新的視角。

  相關(guān)研究成果“Recent Advances in the Development of Near-Infrared Organic Photothermal Agents.”近期發(fā)表在Chemical Engineering Journal (IF=10.65)，論文的通訊作者為東北林業(yè)大學(xué)賈濤副教授和趙修華教授，碩士研究生李露為論文的第一作者。該工作得到了黑龍江省杰出青年基金、黑龍江省留學(xué)回國(guó)人員擇優(yōu)資助、中國(guó)博士后基金和黑龍江省頭雁計(jì)劃研究經(jīng)費(fèi)的資助。

  相關(guān)論文：Lu Li, Xue Han, Mingfeng Wang, Chenglong Li, Tao Jia, Xiuhua Zhao. Recent Advances in the Development of Near-Infrared Organic Photothermal Agents. Chem Eng J. 2021; 128844.

  論文鏈接地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721004381