新疆医科大学医学工程技术学院，乌鲁木齐 830011
近红外（ NIR）光诱导的光热治疗（ PTT）因其无创、非侵入、毒副作用低、可精准靶向治疗等特性，已成为肿瘤精准治疗的新型手段。凭借其独特的表面等离激元共振（ SPR）特性及其高效的光热转换效率、生物毒性与良好的光稳定性，金纳米颗粒（ Au NPs）已成为理想的光热治疗剂。而高质量成像技术是实现有效光热治疗的可靠有力的工具，尤其是多模态成像技术，比起单一成像方式具有更卓越的性能，为更全面、更精准的肿瘤成像提供了可能，显著提高了非侵入性医学治疗的潜力。 NIR光激发的稀土上转换纳米颗粒（ UCNPs），因其丰富的 4f电子结构展现出磁性、荧光、 X射线衰减和放射等多功能特性，使其作为造影剂在多模态成像领域展现了重要的应用前景。因此，构建 NIR光诱导的 Au NPs/UCNPs复合纳米体系，可用于多模态成像引导下的光热治疗，有望成为癌症诊疗的一种新策略。本文简单介绍了 Au NPs、UCNPs的光学特性，重点综述了 NIR光诱导的 UCNPs-Au NPs（纳米壳、纳米棒、纳米团簇）复合纳米体系在癌症光热治疗领域的最新研究进展，并对其实现诊疗一体化的未来进行了展望。
近红外 光热治疗 荧光成像 上转换纳米颗粒 金纳米颗粒 near-infrared photothermal therapy fluorescence imaging upconversion nanoparticles Au NPs
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
光热治疗以其无创性、非侵入性、副作用小等特点受到了广泛关注。二维碳化钛（MXene）作为一种新型纳米材料，具有优异的物理和化学性能，其中包括良好的光热效应。本课题组通过静电吸附作用构建了基于MXene的光热/化疗协同治疗纳米试剂，该纳米试剂具有优异的消光系数［24.05 L/（g·cm）］以及出色的光热转效率（31.34%）。体外细胞实验结果表明该纳米对HepG2细胞起到了良好的抑制效果，经其治疗后的细胞存活率仅为21.09%。
医用光学 光热治疗 MXene 化疗 近红外光 纳米材料
1 上海大学理学院 纳米科学与技术研究中心，上海 200444
2 上海大学理学院 化学系，上海 200444
3 上海大学 纳米化学与生物学研究所，上海 200444
设计并合成了一种用于近红外光驱动的化学?光热治疗的上转换?铋纳米体系诊疗剂（UBDAs），其具有出色的光热转换能力（28.5%）和良好的生物相容性。同时，在980 nm近红外光的激发下，UBDAs能够发射紫外/可见光，用于促进光敏剂偶氮苯在介孔中的连续旋转?翻转运动，从而实现药物的可控释放，且利用近红外光激发能够有效避免传统紫外光对生物组织的副作用。光热实验表明，UBDAs杂化纳米体系在980 nm激光照射下具有良好的光热效应。此外，含有Tm3+和Bi元素的UBDAs有望用于上转换发光成像和X射线计算机断层成像，进而实现双模成像介导且单一近红外光激发的癌症化学疗法和光热疗法。该研究结果为诊断和协同增强抗肿瘤治疗的综合研究提供了新的思路。
上转换发光 成像 光热治疗 药物释放 杂化纳米体系 upconversion luminescence imaging photothermal therapy drug release hybrid nanosystems
1 长春理工大学 物理学院 吉林 长春 130022
2 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室，吉林 长春 130022
为了开发一种优异的用于光热治疗和光学相干层析成像的金纳米星诊疗剂，对金纳米星的制备、光热特性以及光热治疗和光学相干层析成像中的应用进行研究。利用尖端结构增强金纳米材料的局域表面等离子体共振特性，通过种子介导法制备了多枝化的金纳米星，多尖端的结构使其具有明显的光热效果，并探究了其作为光热治疗的诊疗剂和光学相干层析成像造影剂的效果。实验结果表明：多枝化的金纳米星诊疗剂相比于金纳米粒子具有较高的光热转换效率，达到42%；具有较好的生物兼容性，在100 μg/mL浓度下，人乳腺癌细胞存活率为82%；而且具有较好的癌细胞光热治疗效果，在100 μg/mL浓度下，经激光照射后，人乳腺癌细胞被有效杀死，其存活率降至37%；同时，金纳米星诊疗剂还具有较好的光学相干层析成像造影效果，可显著提高信号强度和造影深度。金纳米星诊疗剂既具有高效光热治疗能力，又具备优异光学相干层析成像造影成像能力，是一种非常有前景的多功能诊疗剂。
金纳米星 光热治疗 光学相干层析成像 gold nanostars photothermal therapy optical coherence tomography
大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 生物与纳米力学实验室, 大连 116024
光热治疗是一种非侵入式的新型肿瘤治疗手段, 可弥补传统治疗方式的不足。碳纳米材料作为一种高效的光热剂, 在肿瘤光热治疗中表现出巨大的应用潜力。本研究采用超声辅助法使邻苯三酚与甲醛5 min快速聚合, 经煅烧处理制备了单分散、粒径均一的碳球。该碳球兼具优良的细胞生物相容性和高光热转换效率。在808 nm近红外光照射下, 碳球呈现良好的光热效应和光热稳定性, 光热转换效率达到41.4%。细胞实验表明, 碳球无明显细胞毒性, 对肿瘤细胞具有显著的光热杀伤效果。制备的高光热效应碳球光热剂有望用于肿瘤光热治疗。
超声辅助法 碳球 光热治疗 肿瘤 ultrasound-assisted method carbon sphere photothermal therapy tumor
1 中国科学院理化技术研究所 光化学转换与功能材料重点实验室， 北京 100190
2 中国科学院大学 未来技术学院, 北京 100049
碳点作为一种新型碳纳米材料，具有优异的光学特性、良好的生物相容性以及催化活性，在生物医学、能源、环境等领域展现出巨大的应用潜力。红光/近红外光响应碳点具有组织穿透深度大、生物体自发光干扰较小、对组织损伤小等优点，在生物医学研究领域倍受关注。本文首先介绍了影响碳点吸收/发光的因素，随后评述了近几年红光/近红外光响应碳点在肿瘤治疗中的新进展，主要包括光动力治疗、光热治疗、光动力/光热协同治疗等。同时，针对肿瘤微环境的特点，介绍了微环境响应型碳点及其在肿瘤治疗中的应用研究进展。最后，对碳点在肿瘤治疗领域存在的挑战进行了展望。
碳点 光动力治疗 光热治疗 肿瘤微环境 carbon dots photodynamic therapy photothermal therapy tumor microenvironment
1 重庆医科大学 超声分子影像重点实验室, 重庆400010
2 上海交通大学附属第六人民医院, 上海超声医学研究所, 上海 200233
基于纳米材料的化疗-光热协同治疗是一种高效的肿瘤治疗方式, 但如何构建具有高载药量与良好光热转换性能的纳米药物依然面临挑战。本研究通过超声剥离法制备二维硼(boron, B)纳米片, 进一步在其表面原位负载超小粒径硫化铜(CuS)纳米颗粒和化疗药阿霉素(DOX), 形成B-CuS-DOX纳米药物。B-CuS具有高的DOX药物装载能力(864 mg/g)和优异的光热转化性能(在808 nm处的光热转换效率为55.8%), 同时可实现pH及近红外激光双重刺激响应而释放药物。细胞实验表明在808 nm近红外光的照射下, B-CuS-DOX展示了良好的化疗-光热协同治疗效果。本研究构建的纳米药物有望为体内肿瘤治疗提供一种有效的化疗-光热协同治疗策略。
硼纳米片 药物递送 光热治疗 刺激响应 肿瘤 协同治疗 boron nanosheet drug delivery photothermal therapy stimulus-responsive tumor synergistic therapy
苏州大学 功能纳米与软物质研究院, 江苏 苏州 215123
近二十年来,光功能纳米材料因其具有优越的光热转化与光敏化能力而被广泛研究用于肿瘤光学治疗,并展现出了良好的临床转化潜力。本文结合作者自身的科研经历,展望了基于光功能纳米材料的肿瘤光学治疗在其未来的临床转化过程中所面临的挑战与机遇,倡导相关科学家直面制约肿瘤光学治疗临床转化的若干问题,共同推进肿瘤光学治疗在临床中的应用,早日造福广大肿瘤患者。
光功能纳米材料 肿瘤光学治疗 肿瘤光热治疗 肿瘤光动力治疗 photo-functional nanomaterials cancer phototherapy photothermal therapy photodynamic therapy
1 哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院, 山东 威海 264209
2 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150000
光热治疗是一种非侵入式、靶向性的新型治疗技术,但现有的光热治疗技术不能实时监测靶区的温度分布,且开环的激光控制方式不仅增大了治疗难度,也会对病灶周边的正常组织造成不可逆损伤。为此,提出了一种基于光声温度精准调控的光热治疗方法。研究了基于光声图像的温度成像算法,提出了光声温度敏感因子的概念,设计了基于光声温度敏感因子的闭环温度控制算法,最后搭建了一套基于光声温度精准调控的新型光热治疗系统,并进行了仿体实验。实验结果表明:基于光声温度精准调控的光热治疗方法可实现靶区温度的非接触式精准测量与控制,系统调节时间在10 s以内且温度控制均方根误差在0.7 ℃以内。基于光声温度精准调控的光热治疗方法可以作为一种更精准、高效的辅助手段应用于光热治疗领域。
医用光学 光热治疗 光声测温 敏感因子 精准调控 中国激光
2020, 47(10): 1007001
