光热治疗 (PTT) 作为一种有前景的癌症治疗方法，由于具有高特异性、高时空分辨和无创性等受到越来越多的关注。在治疗过程中，光热制剂在近红外光（NIR）照射下引起局部高热并导致肿瘤消融。目前，光热制剂主要以无机材料为主，包括碳纳米材料、金纳米材料、黑磷、金属硫化物等纳米材料。然而，这些材料通常降解缓慢或难以降解，从而导致潜在的生物安全问题。相比之下，菁染料具有固有的近红外吸收、高消光系数和良好的生物相容性，可作为有机光热制剂。吲哚菁绿 (ICG) 是一种经典的七甲川花菁染料，已经被美国FDA批准为临床光热制剂。但是，这类光热制剂的光热转换效率相对较低 (PCE < 30 %)，通常需要较高的菁染料浓度和光剂量才能达到治疗温度，阻碍了其进一步的发展和应用。另外，由于光的散射和吸收，NIR光的能量随着组织深度的增加而下降，单一的PTT治疗在彻底根除深部肿瘤和防止复发方面仍面临挑战。化疗作为PTT的补充，能够有效抑制原发和转移癌细胞。然而，由于肿瘤的非特异性积累，传统化疗治疗效果不佳，同时产生不可避免的毒副作用。因此，PTT与化疗联合治疗，利用在肿瘤部位可特异性激活的前药代替传统化疗药物是提高治疗效果以及降低毒副作用的关键。

近日，大连理工大学彭孝军院士团队结合其前期工作基础，构建了一例前药-菁染料偶联物 (Cy-azo) 有机分子平台，以实现PTT/激活化疗联合治疗。如图1所示，化疗药物的引入有利于Cy-azo分子间π-π堆积作用，增强了H-聚集的能力，使其具有较高的光热转换效率 (39.3 %)。

图1. (a) Cy-azo低氧激活反应的示意图；(b) Cy-azo和Cy-NH₂的分子动力学模拟

图2. (a) Cy-azo和Cy-NH₂在有机溶剂中的荧光发射光谱；（b-e）Cy-azo与Cy-NH₂的体外光热性能

为了提高染料分子H-聚集体的稳定性以及肿瘤富集能力，Cy-azo进一步经两亲性片段DSPE-PEG₂₀₀₀包裹 (图3a-b)。Cy-azo NPs的光热性能得到进一步的提高 (PCE为 56.1%，图3c)。利用小动物活体成像仪分别监测Cy-azo NPs静脉注射不同时间后肿瘤部位的荧光信号。12 h后，Cy-azo NPs在肿瘤区域有最大富集量，经808 nm激光照射肿瘤区域的温度迅速升高至45 °C (> 42 °C，治疗温度)。24 h后，肿瘤区域观察到较强的荧光信号，表明Cy-azo NPs经EPR效应有效富集在肿瘤部位 (图3d)。在活体治疗实验中，NPs+L组的肿瘤被完全抑制，并且没有复发。表明PTT/化疗联合治疗具有优异的抗癌治疗效果 (3e-g)。这种“H-聚集增强PTT”策略为制备具有较高光热转换效率的光热制剂提供了方法。PTT与激活型化疗的策略有望指导PTT/化疗联合治疗前药的开发。

图3. (a) Cy-azo NPs 组装过程示意图；(b) Cy-azo NPs的TEM图像；(c) Cy-azo NPs的体外升温曲线；(d) 4T1荷瘤小鼠静脉注射Cy-azo NPs不同时间的荧光成像以及热红外图像；(e-f) Cy-azo NPs在体内的抗肿瘤活性 (I：PBS; II：PBS+L; III：NPs; IV：NPs+L)；(g) 治疗后肿瘤的H&E染色图像

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ACS Materials Lett. 2022, 4, XXX, 724-732

Publication Date: March 21, 2022

https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c00015 

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