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本文要點：光熱治療（PTT）是一種通過光能轉化為熱能實現精準腫瘤消融的前沿技術。該技術利用光熱轉換劑選擇性產熱并靶向癌細胞，已成為有潛力的腫瘤治療策略。值得注意的是，基于第二近紅外窗口（NIR-II）的治療模式因具備更深的組織穿透性與更低的光散射特性，展現出更優的治療效果。本研究開發了仿生型NIR-II聚集誘導發光（AIE）納米粒子（2TB-NPs@TM），用于卵巢癌的高效NIR-II成像與靶向光治療。核心納米聚集體（2TB-NPs）具有強NIR-II熒光信號與高光熱轉換效率，而外層腫瘤細胞膜涂層則賦予其主動靶向與精準識別腫瘤組織的能力。該設計兼具優異生物相容性與增強的藥物遞送效率，可實現強效協同治療效果。研究成果為推進癌癥靶向高性能光治療診斷提供了新方向。
方案1. 2TB-NPs@TM（a）制備方法.（b）光熱療法和同源靶向的圖示
據報道，2TT-oC26B（簡稱2TB）是一種D–A型聚集誘導發光材料（AIEgen），其發射譜可延伸至近紅外二區b窗口（NIR-IIb）。通過光致發光（PL）光譜監測四氫呋喃（THF）/水混合體系中不同水體積分數下的熒光波動，研究了2TB的AIE特性（圖1a和b）。在含水量達到90%時達到最大值。在近紅外二區（NIR-II）窗口內，其發射尾部波長超過1000 nm。采用2TB與DSPE-PEG-2000相結合的策略。為提高2TB在腫瘤部位的富集量，從ID8細胞中分離ID8腫瘤細胞膜，通過擠出法對2TB-NPs進行包覆，成功制備了2TB-NPs@TM。該策略利用ID8腫瘤細胞膜的天然靶向能力，通過模擬細胞膜的結構與功能，提升藥物遞送系統的腫瘤特異性及治療效果。
圖1. 材料性質表征
首先，使用透射電子顯微鏡（TEM）和動態光散射（DLS）對制備的2TB-NPs及2TB-NPs@TM的形貌與流體力學尺寸進行表征。結果顯示，2TB-NPs和2TB-NPs@TM均為均一球形顆粒，平均尺寸分別為136.1 nm和146.1 nm（圖1c、d）。與2TB-NPs相比，2TB-NPs@TM的尺寸增大約10 nm，這與TEM結果一致，可歸因于2TB-NPs表面包覆的ID8細胞膜。隨后，采用SDS-PAGE電泳分析了2TB-NPs@TM表面的ID8細胞膜蛋白組成，并與原始ID8細胞膜蛋白進行對比。圖1e結果顯示，仿生策略成功實現了ID8細胞膜對納米顆粒的包覆，同時保留了ID8細胞膜的特征。接著，通過紫外-可見吸收光譜研究了2TB、2TB-NPs及2TB-NPs@TM的吸收特性。如圖1f所示，2TB在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中表現出500–900 nm的寬吸收帶，吸收峰位于700 nm。圖1g顯示，2TB、2TB-NPs及2TB-NPs@TM在808 nm激光激發下的熒光光譜未發生顯著變化，熒光發射峰仍保持在1031 nm附近。由于包覆過程中ID8細胞膜的負電特性，2TB-NPs和2TB-NPs@TM的Zeta電位分別為?20.7 mV和?36 mV（圖1h）。此外，通過監測2TB-NPs及2TB-NPs@TM在PBS緩沖液（pH 7.4）中7天內流體力學直徑的變化評估其穩定性。圖1i顯示，兩種納米顆粒在PBS中一周內未發生顯著的流體力學直徑變化，表明2TB-NPs與2TB-NPs@TM均具有高穩定性，為后續應用奠定了堅實基礎。
圖2. 體外紅外熱像研究和溫度變化曲線
近紅外波長區域的吸收表明這些納米顆粒可能具備顯著的光熱轉換能力。因此，利用實時紅外熱成像儀系統研究了水、2TB、2TB-NPs及2TB-NPs@TM的光熱轉換性能（圖2a、b）。在808 nm激光（1.0 W cm?2）持續照射下，2TB、2TB-NPs與2TB-NPs@TM的溫度迅速上升，5分鐘內最高達75°C，而水的溫度未發生明顯變化。2TB-NPs與2TB-NPs@TM的升溫曲線與2TB高度相似，表明納米載體包覆及細胞膜包覆未顯著影響2TB的光熱性能。隨后，研究了不同濃度（0–200 μg mL?1）2TB-NPs@TM在808 nm激光下的升溫效應。如圖2c所示，溫度隨濃度升高呈現依賴性增長，尤其在200 μg mL?1時觀察到顯著的熱效應。圖2d進一步分析了不同激光功率密度對2TB-NPs@TM升溫效率的影響，觀察到功率密度增加與溫升幅度呈明確相關性，證明其溫升效應具有濃度與功率密度依賴性。對ICG與2TB-NPs@TM分別進行五次808 nm激光開關循環，每個循環包含5分鐘照射與5分鐘自然冷卻。如圖2e所示，五次循環后ICG溶液的溫升顯著下降（降幅近80%），而2TB-NPs@TM仍表現出穩健持久的光熱轉換能力，第五次循環后溫度仍可達65°C，驗證了其光熱穩定性與可重復性。濃度為100 μg mL?1、功率為1.0 W cm?2時2TB的光熱轉換效率為44.5%。該結果表明，2TB-NPs@TM可通過分子轉子內運動結合強電子供體特性高效捕獲能量，實現近紅外光能向熱能的快速高效轉換。
圖3. 2TB NPs和2TB-NPs@TM體外細胞實驗
細胞與2TB-NPs及2TB-NPs@TM共孵育12小時后，活率均超過94.7%，即使在200 μg mL?1的高濃度下仍表現出良好的生物相容性（圖3a）。隨后研究其光熱治療效應，在808 nm激光（1.0 W cm?2，10分鐘）照射下，2TB-NPs與2TB-NPs@TM均呈現劑量依賴性光毒性。相比同劑量2TB-NPs，2TB-NPs@TM顯示出更強的抗腫瘤能力（圖3b），進一步表明其能更高效遞送至腫瘤部位。通過將2TB-NPs@TM與ID8、4T1、CT26及HUEVC等不同細胞系共孵育評估靶向細胞毒性，發現相同光照條件下，2TB-NPs@TM對ID8細胞具有特異性增強的殺傷效果（圖3c），可能歸因于ID8細胞膜包覆賦予的同源靶向能力。為分析同等條件下2TB-NPs與2TB-NPs@TM對細胞殺傷的影響，利用JC-1染色成像對ID8細胞進行標記（死亡細胞呈綠色熒光，活細胞呈紅色熒光）。共聚焦顯微成像結果顯示（圖3d），經ID8細胞膜包覆的2TB-NPs@TM組較未包覆的2TB-NPs組展現出更廣泛的細胞殺傷區域，進一步驗證了其對ID8細胞的精準靶向與治療效果。
圖4. 2TB NPs和2TB-NPs@TM體內熒光和光熱成像
圖5. 腫瘤治療實驗
為進一步評估2TB-NPs@TM的抗癌效果，研究者在ID8皮下荷瘤小鼠模型上對不同分組實施藥物治療（圖5a）。當腫瘤體積達約60 mm3時，通過尾靜脈注射對ID8荷瘤小鼠進行治療干預。小鼠隨機分為六組：PBS組、PBS+激光組、2TB-NPs組、2TB-NPs+激光組、2TB-NPs@TM組及2TB-NPs@TM+激光組。靜脈注射各治療藥物24小時后，以808 nm激光（1.0 W cm?2）照射腫瘤部位10分鐘。隨后兩周內，每兩天記錄小鼠體重與腫瘤體積，并于第14天摘取各組小鼠腫瘤及主要器官。觀察發現，14天觀察期內各治療組體重無顯著差異，但腫瘤生長趨勢存在明顯區別（圖5b、c）。與PBS對照組相似，PBS+激光組、2TB-NPs組及2TB-NPs@TM組小鼠均無法抑制腫瘤生長；2TB-NPs+激光組顯示出一定抑瘤能力；而2TB-NPs@TM+激光組抑瘤效果好，這歸因于ID8腫瘤細胞膜蛋白介導的同源靶向效應促使2TB-NPs@TM在瘤區富集滯留，從而增強光熱療效。小鼠離體腫瘤照片進一步驗證了2TB-NPs@TM抑制腫瘤生長的優勢（圖5d）。通過蘇木精-伊紅（H&E）染色及脫氧核糖核苷酸末端轉移酶介導的dUTP缺口末端標記（TUNEL）檢測深入探究抗癌效果，腫瘤組織典型圖像見圖5e。2TB-NPs@TM+激光組呈現大面積腫瘤細胞壞死崩解，而其他組別腫瘤細胞仍廣泛或部分保持正常組織結構，進一步表明該組具有最佳治療效果。
參考文獻
Jiang T, Guo C, Zhang Z, et al. Biomimetic NIR-II aggregation-induced emission nanoparticles for targeted photothermal therapy of ovarian cancer[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2025, 13(13): 4094-4102.
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動物活體熒光成像系統 - MARS
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上海恒光智影醫療科技有限公司，被評為“國家高新技術企業”，“上海市專精特新中小企業”，榮獲“科技部重大儀器專項立項項目”，上海市“科技創新行動計劃”科學儀器領域立項單位。
恒光智影，致力于為生物醫學、臨床前和臨床應用等相關領域的研究提供先進的、一體化的成像解決方案。
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