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/O₂NBs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/O₂NBs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。

夏成万, 南京大学医学院附属口腔医院，南京市口腔医院，口腔颌面外科，博士。主要从事口腔鳞癌的临床与基础研究及牙颌面畸形的外科矫治。2022年入选江苏省双创博士计划，目前已发表SCI及中文核心期刊论文20余篇，其中第一或通讯作者9篇，主持国家自然科学基金青年项目1项，参与国家自然科学基金面上项目1项，市厅级项目4项，获得江苏省科技引进二等奖1项，申请国家发明专利2项。

李盛亮，苏州大学特聘教授，博士生导师。研究主要聚焦于光学药物、探针与药物递送应用于精准与高效低毒的重大疾病治疗、生物成像和生物活性调控。入选国家级青年人才、江苏省杰出青年基金、江苏特聘教授（重点资助）、姑苏创新青年领军人才等国家及省市项目。近年来发表高水平SCI论文90余篇，其中包括以第一或通讯作者在Adv. Mater., Angew. Chem. In. Ed., ACS Nano等国际权威刊物上发表的论文50余篇，其中ESI高被引论文5篇。申请 PCT 国际专利 4项，获授权中国专利 4 项，参与撰写2本纳米材料领域书籍。同时长期担任Angew. Chem. In. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Adv. Funt. Mater.等30余种国际期刊的独立审稿人。

黄斌，南京医科大学生物医学工程与信息学院副教授，硕士生导师。主要从事有机光敏剂的设计合成及应用研究。2019年入选江苏高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师培养对象，2022年入选江苏“科技副总”。近年来，主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目子课题等纵向科研项目8项，结题6项。在Angew. Chem. In. Ed., Adv. Funt. Mater., Nano Res.等期刊发表SCI论文50余篇，授权中国发明专利5件。

顾宁，中国科学院院士、中国医学科学院学术咨询委员会学部委员、南京大学教授、南京大学医学院附属鼓楼医院临床医学研究院院长、心血管医学中心主任、南京市血管信息与健康工程医学重点实验室主任，长三角医学先进技术创新中心首席科学家。中国微米纳米技术学会会士、中国生物材料学会首届会士、美国医学与生物工程院会士（AIMBE Fellow）、中国生物医学工程学会副理事长。长期从事纳米医学材料制备、检测与生物效应等基础研究与转化，研发出生物医用高性能磁性纳米材料，发现铁基纳米材料依据所处环境而改变的类酶效应，实现磁性纳米材料与合成磷脂等医药微纳材料的临床应用，提出或组织完成多个国家相关标准的制定，获评为第七届“全国优秀科技工作者”。

电磁生物环境与医学先进诊疗技术实验室http://www.beeamt.cn/

Sun X, Zhang Z, Wang M, et al. Oxygen nanobubbles of ICG dimers achieve self-cascade photothermal and photodynamic therapy for hypoxia-reversible tumor treatment. Nano Research, 2025, 18(4): 94907281. https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907281.