吲哚菁绿二聚体组装纳米氧气泡实现自级联光热与光动力治疗

癌症仍然是现代医学中最严峻的挑战之一，其复杂的分子和遗传特征使得有效治疗变得困难。尽管手术、化疗和放疗等传统治疗方法取得显著进展，但这些治疗方法存在局限性如副作用大、耐药性以及靶向性差，仍影响其疗效。近年来，以光热和光动力疗法（PTT和PDT）为代表的光学诊疗技术作为新兴的无创肿瘤治疗手段备受关注。一般来说，PTT使用光敏剂将外部激光转化为热量，以消除癌细胞。然而，高温（>55°C）会损伤肿瘤附近的正常组织，而降低治疗温度（<43°C）会影响治疗效果。PDT则是利用光敏剂在适当的激光照射下产生活性氧物种如单线态氧（¹O₂）、羟基自由基（·OH）、超氧阴离子等，通过氧化反应破坏肿瘤细胞的各种生物大分子，产生细胞毒性。但是，肿瘤的乏氧环境会影响PDT的疗效。为了克服单一PTT或PDT的局限性，研究者将PTT与PDT相结合，在增强治疗肿瘤的协同效应方面显示出巨大的潜力。然而，PTT和PDT过程均涉及对光敏剂激发态的利用，同时进行的PTT和PDT不可避免引起能量竞争，从而限制其疗效。如何有效地调控PTT和PDT，以实现最佳的协同效应仍然面临挑战。目前，由于缺乏具有良好级联特性的高效纳米平台，能够发挥PTT与PDT协同效应的方法较为稀缺。

本研究提出一种自级联PTT与PDT策略，用于逆转肿瘤乏氧治疗。将吲哚菁绿二聚体（DICG）与纳米氧气泡（O₂-NBs）组装，形成的DICG/O₂-NBs展现出显著的PTT效应，光热转换效率达到51.45%。更重要的是，在880 nm激光照射下，DICG/O₂-NBs的PTT效应能够将DICG的J-聚集体转化为单分子，同时产生大量·OH，并释放出O₂，转化后的DICG单分子激发态与释放的O₂作用生成¹O₂，从而实现I型和II型PDT效应。借助这些优势，再加上其本身所具有的良好的肿瘤靶向性和生物相容性，DICG/O₂-NBs在口腔鳞癌治疗中对肿瘤的抑制率高达94.26%，并且能逆转肿瘤乏氧微环境。本研究证明了自级联PTT与PDT纳米药物在肿瘤治疗中的应用潜力，为体内级联光学治疗和诊断技术的发展提供新思路。

论文第一作者为南京医科大学生物医学工程与信息学院电磁生物环境与医学先进诊疗技术实验室硕士生孙祥，通讯作者为南京大学顾宁教授、南京医科大学黄斌副教授、苏州大学李盛亮教授和南京市口腔医院夏成万博士。

图1   (a) 同时进行的PTT和PDT作用机制；(b) 自级联PTT和PDT作用机制；

(c) 基于DICG(J)/O₂-NBs的自级联PTT和PDT系统；(d) DICG(J)/O₂-NBs在体内产生自级联PTT和PDT效应

图2   (a) 尾静脉注射DICG在荷瘤小鼠的体内分布（比例尺50 μm）;（b）各治疗组经治疗后的肿瘤照片（比例尺2.5 mm）;

(c) 各治疗组的肿瘤体积随治疗时间变化曲线; （d）各治疗组经治疗后的肿瘤相对体积对比;

(e) 各治疗组的体重随治疗时间变化曲线。误差棒（均值±SEM， n = 3）,   **P <0.01, ***P < 0.001

文章访问地址为：https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907281