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  由于發(fā)病率和死亡率的不斷上升，癌癥已經(jīng)成為全世界威脅人類健康的最常見疾病。現(xiàn)有的多種抗腫瘤治療方法，包括手術(shù)切除、化療、放療等，盡管加大了治療力度，但治療后癌癥復(fù)發(fā)和死亡的數(shù)量仍然很高。目前納米載體介導(dǎo)的光療法，包括光動力療法 (PDT) 和光熱療法 (PTT)，由于其無侵入性、高選擇性、不良反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)，在過去十年中被廣泛開發(fā)，成為最有前途的治療方法之一。但無論是PTT或者PDT都有其不可避免的缺陷，因此，許多關(guān)于合理治療策略的工作從單一治療發(fā)展到PDT和PTT聯(lián)合治療。PDT可以利用活性氧消除PTT過程中的熱休克蛋白，提高光熱效應(yīng)。相反，PTT可以利用熱能激發(fā)腫瘤細(xì)胞的分子運(yùn)動，提高周圍腫瘤細(xì)胞的氧水平，從而緩解PDT的氧依賴問題，增強(qiáng)其作用。目前，這種策略的大多數(shù)往往是相對復(fù)雜的，且通常需要兩種或兩種以上的激光，極大地阻礙了進(jìn)一步的臨床應(yīng)用。通過單一組分物質(zhì)既實(shí)現(xiàn)單組分系統(tǒng)，又實(shí)現(xiàn)單波長激光照射，同時保持最大的PTT/PDT協(xié)同治療效果，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

圖1分子結(jié)構(gòu)，納米材料制備和多功能光治療的應(yīng)用示意圖。

  近日，東北林業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與資源利用學(xué)院賈濤副教授、趙修華教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種單一分子應(yīng)用于PTT/PDT協(xié)同治療。該研究以經(jīng)典的有機(jī)光電材料喹吖啶酮 (QA) 為原料，通過簡單的合成方法，獲得了具有雙功能光療和近紅外熒光特性的診斷和治療用 “一體化” 功能材料二氰取代5,12-二丁基喹吖啶酮 (DCN-4CQA)。在4CQA上修飾較強(qiáng)的吸電子-CN基團(tuán)，增強(qiáng)其分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移特征，使吸收帶進(jìn)一步向近紅外區(qū)移動。以Pluronic®127 (F127) 為載體制備了智能水溶性納米粒子DCN-4CQA/F127，所制備的納米粒子不僅很好地保留了小分子優(yōu)異的性能且在近紅外激光照射下具有良好的生物相容性、良好的光穩(wěn)定性、高的光熱轉(zhuǎn)換效率 (η = 47.3%) 和足夠的¹O₂生成 (ΦΔ = 24.3%)。在實(shí)現(xiàn)安全、高效、準(zhǔn)確的癌癥治療方面具有良好的應(yīng)用潛力。  

  體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的納米粒子（DCN-4CQA/F27 NPs）具有良好的光熱性能以及光熱穩(wěn)定性，且具有較低的暗毒性，但在655 nm激光照射下，DCN-4CQA/F27 NPs在產(chǎn)熱的同時仍能夠繼續(xù)產(chǎn)生較強(qiáng)的單線態(tài)氧，通過良好的協(xié)同作用殺死癌細(xì)胞。此外，該納米粒子還具有一定的熒光成像的能力，靜脈注射一段時間后，根據(jù)熒光追蹤可以判斷其從肝臟及腎臟排出。體內(nèi)抗腫瘤實(shí)驗(yàn)顯示，通過瘤內(nèi)注射DCN-4CQA/F27 NPs后，可以觀察到明顯的抑瘤效果。在15天治療周期內(nèi)基本能達(dá)到完全抑制腫瘤效果。繼續(xù)觀察治療過程中小鼠體重的變化。所有組的小鼠體重均能夠保持平穩(wěn)。在結(jié)束治療后，采用H&E染色法，以探究DCN-4CQA/F27 NPs潛在的小鼠體內(nèi)毒性。所有治療組的主要器官均未出現(xiàn)明顯的病理異常，表明該納米粒子無明顯的全身毒性。

圖2 (A-C）DCN-4CQA/F27 NPs光熱及光穩(wěn)定性；（D）DCN-4CQA的ESR信號；（E，F(xiàn)）DCN-4CQA/F27 NPs體內(nèi)熒光信號。

圖3 (A，B）HeLa細(xì)胞在黑暗及光照下相對活性；（C）小鼠體重；（D）監(jiān)測小鼠腫瘤生長；（E）H&E組織切片。 

  綜上所述，所有結(jié)果證明了所提出的多功能近紅外有機(jī)小分子設(shè)計的可行性，這種基于單一分子制備的功能性納米粒子的PTT/PDT協(xié)同治療具有理想的腫瘤殺傷性能，并取得了最大限度的治療效果。該研究為設(shè)計近紅外有機(jī)小分子提供了一種可行的策略，為進(jìn)一步開發(fā)高性能有機(jī)治療劑提供了新的思路。

  相關(guān)研究成果"All-in-One" Strategy Based on Organic Molecule DCN-4CQA for Effective NIR Fluorescence Imaging guided Dual Phototherapy”近期發(fā)表在Journal of Materials Chemistry B (IF=6.331)，該論文被編輯重點(diǎn)評述，并邀請期刊封面。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)回國人員擇優(yōu)資助、中國博士后基金和黑龍江省頭雁計劃研究經(jīng)費(fèi)的資助。最后特別感謝吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王悅教授的悉心指導(dǎo)。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/tb/d1tb00949d#!divAbstract