本文要點：光熱治療（PTT）是一種通過光能轉(zhuǎn)化為熱能實現(xiàn)精準腫瘤消融的前沿技術(shù)。該技術(shù)利用光熱轉(zhuǎn)換劑選擇性產(chǎn)熱并靶向癌細胞，已成為極具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(xiàn)出更優(yōu)的治療效果。本研究開發(fā)了仿生型NIR-II聚集誘導(dǎo)發(fā)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(zhuǎn)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(shè)計兼具優(yōu)異生物相容性與增強的藥物遞送效率，可實現(xiàn)強效協(xié)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(jù)報道，2TT-oC26B（簡稱2TB）是一種D–A型聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料（AIEgen），其發(fā)射譜可延伸至近紅外二區(qū)b窗口（NIR-IIb）。通過光致發(fā)光（PL）光譜監(jiān)測四氫呋喃（THF）/水混合體系中不同水體積分數(shù)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(qū)（NIR-II）窗口內(nèi)，其發(fā)射尾部波長超過1000 nm。采用2TB與DSPE-PEG-2000相結(jié)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(jié)構(gòu)與功能，提升藥物遞送系統(tǒng)的腫瘤特異性及治療效果。

圖1. 材料性質(zhì)表征

首先，使用透射電子顯微鏡（TEM）和動態(tài)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(jié)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(jié)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(jié)果顯示，仿生策略成功實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)下的熒光光譜未發(fā)生顯著變化，熒光發(fā)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(jiān)測2TB-NPs及2TB-NPs@TM在PBS緩沖液（pH 7.4）中7天內(nèi)流體力學直徑的變化評估其穩(wěn)定性。圖1i顯示，兩種納米顆粒在PBS中一周內(nèi)未發(fā)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(wěn)定性，為后續(xù)應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

圖2. 體外紅外熱像研究和溫度變化曲線

近紅外波長區(qū)域的吸收表明這些納米顆粒可能具備顯著的光熱轉(zhuǎn)換能力。因此，利用實時紅外熱成像儀系統(tǒng)研究了水、2TB、2TB-NPs及2TB-NPs@TM的光熱轉(zhuǎn)換性能（圖2a、b）。在808 nm激光（1.0 W cm?2）持續(xù)照射下，2TB、2TB-NPs與2TB-NPs@TM的溫度迅速上升，5分鐘內(nèi)最高達75°C，而水的溫度未發(fā)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(yīng)。如圖2c所示，溫度隨濃度升高呈現(xiàn)依賴性增長，尤其在200 μg mL?1時觀察到顯著的熱效應(yīng)。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(guān)性，證明其溫升效應(yīng)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(guān)循環(huán)，每個循環(huán)包含5分鐘照射與5分鐘自然冷卻。如圖2e所示，五次循環(huán)后ICG溶液的溫升顯著下降（降幅近80%），而2TB-NPs@TM仍表現(xiàn)出穩(wěn)健持久的光熱轉(zhuǎn)換能力，第五次循環(huán)后溫度仍可達65°C，驗證了其光熱穩(wěn)定性與可重復(fù)性。濃度為100 μg mL?1、功率為1.0 W cm?2時2TB的光熱轉(zhuǎn)換效率為44.5%。該結(jié)果表明，2TB-NPs@TM可通過分子轉(zhuǎn)子內(nèi)運動結(jié)合強電子供體特性高效捕獲能量，實現(xiàn)近紅外光能向熱能的快速高效轉(zhuǎn)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(xiàn)出良好的生物相容性（圖3a）。隨后研究其光熱治療效應(yīng)，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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(jié)果顯示（圖3d），經(jīng)ID8細胞膜包覆的2TB-NPs@TM組較未包覆的2TB-NPs組展現(xiàn)出更廣泛的細胞殺傷區(qū)域，進一步驗證了其對ID8細胞的精準靶向與優(yōu)越治療效果。

圖4. 2TB NPs和2TB-NPs@TM體內(nèi)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(yù)。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(nèi)，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(fā)現(xiàn)，14天觀察期內(nèi)各治療組體重無顯著差異，但腫瘤生長趨勢存在明顯區(qū)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+激光組抑瘤效果最強，這歸因于ID8腫瘤細胞膜蛋白介導(dǎo)的同源靶向效應(yīng)促使2TB-NPs@TM在瘤區(qū)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(yōu)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(zhuǎn)移酶介導(dǎo)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(xiàn)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(jié)構(gòu)，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(tǒng) - MARS 

In Vivo Imaging System

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