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  光熱療法 (PTT) 和光動(dòng)力療法 (PDT)是運(yùn)用光敏藥物和激光活化治療新生血管和腫瘤類疾病的一種新方法。光熱治療法是將具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料注射入人體內(nèi)部，利用靶向性識(shí)別技術(shù)聚集在腫瘤組織附近，并在外部光源的照射下將光能轉(zhuǎn)化為熱能來殺死癌細(xì)胞的一種治療方法。光動(dòng)力治療用特定波長(zhǎng)照射腫瘤部位，使選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物活化，引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)或熱效應(yīng)破壞腫瘤。作為非侵入性的治療方法，光熱和光動(dòng)力治療相比于傳統(tǒng)腫瘤療法，其優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)空可控地對(duì)腫瘤區(qū)域精確照射，進(jìn)行有效的治療，達(dá)到最大限度地減少副作用的效果。

  然而，傳統(tǒng)光熱劑存在明顯的局限性：比如光熱轉(zhuǎn)換效率低、光穩(wěn)定性差、光敏劑光穿透深度較淺。鑒于此，研發(fā)新型光敏劑材料，尤其是可將光熱劑、光敏劑和聚合物基體復(fù)合制備的新型可注射水凝膠，以同時(shí)進(jìn)行PTT和PDT，為癌癥治療中提供新的更有效媒介。但將光熱劑，光敏劑引入水凝膠中，操作發(fā)展，對(duì)材料進(jìn)行復(fù)雜的修飾是難以避免的。因此，探索單一有效成分的光新型療劑，一直是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。

  上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院朱申敏教授和醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院眼科汪朝陽主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì)提出了一種簡(jiǎn)單的方法，利用氨基修飾的碳點(diǎn) (NCD) 和醛基改性纖維素納米晶體間的反應(yīng)，制備用于同時(shí)光熱和光動(dòng)力療法的可注射水凝膠（圖1）。NCD不僅作為光熱劑與光敏劑，同時(shí)作為交聯(lián)劑形成水凝膠。NCD表現(xiàn)出 77.6% 的光熱轉(zhuǎn)換效率，并且在660 nm光照下具有 0.37 的高單線態(tài)氧量子產(chǎn)率。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明水凝膠無毒和有效的腫瘤抑制作用。因此，光治療劑與聚合物基體直接反應(yīng)的策略不僅為可注射水凝膠的制備提供了新的策略，而且為腫瘤治療提供借鑒思路。

圖1. CCHOxNCD水凝膠的合成及其在癌癥治療中的應(yīng)用(x等于水凝膠中NCDs的濃度；x= 2, 4 , 6, 8 mg/mL)

  流變頻率掃描測(cè)試（圖2a）顯示CCHONCD水凝膠表現(xiàn)出恒定的G''和G''''值。隨著NCD含量的增加（圖2b）顯示出線性粘彈性行為。水凝膠的粘度隨著剪切速率的增加而急劇下降（圖2c），有利于注射。如圖2d所示，當(dāng)應(yīng)變從1%到200%變化時(shí)，CCHO4NCD經(jīng)歷凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變。相反，當(dāng)應(yīng)變從200%降低到1%時(shí)，由于溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，樣品的G''和G''''立即恢復(fù)到其原始值。說明，溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變是可逆的，樣品能夠自我修復(fù)到初始狀態(tài)。

圖2. CCHOxNCD水凝膠的流變性能

  在人宮頸癌細(xì)胞和小鼠黑色素瘤細(xì)胞系上對(duì)生物安全性和治療有效性進(jìn)行驗(yàn)證后，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)流程如圖3a。B16F10荷瘤小鼠隨機(jī)分為四組：PBS（I組）、660 nm LED照射（II組）、CCHO4NCD水凝膠瘤內(nèi)注射（III組），660nmLED光照及注射CCHO4NCD水凝膠（IV組）。對(duì)于光熱治療效果，IV組小鼠腫瘤處溫度升高21 °C，遠(yuǎn)高于II組的5 °C（圖3c）。此外，I、II、III組腫瘤明顯生長(zhǎng)，各組間腫瘤體積無顯著性差異，表明660nm光照射和單獨(dú)的水凝膠對(duì)腫瘤生長(zhǎng)沒有影響（圖3d，e與g）。IV組小鼠腫瘤的生長(zhǎng)完全被抑制且沒有復(fù)發(fā)。與組I、II和III相比，組IV顯示出顯著改善的癌癥治療效果。此外，所有四組小鼠的體重變化（圖3f）都無顯著性差異，表明這些治療沒有產(chǎn)生明顯的副作用。每組的腫瘤切片都用HE染色以及TUNEL和Ki-67的熒光染色，來反映腫瘤細(xì)胞的凋亡和增殖情況（圖3h）。IV組腫瘤組織被破壞，幾乎沒有細(xì)胞增殖，而I、II、III組癌細(xì)胞增殖更加活躍，部分組織損傷。因此，CCHOxNCD水凝膠可用作有效且低毒的癌癥治療平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)同步PTT和PDT。

圖3. CCHOxNCD水凝膠的體內(nèi)腫瘤治療效果

  以上成果發(fā)表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2021, 2106079)，IF 18.8。值得一提的是，本研究引起了AFM雜志責(zé)任編輯的極大興趣和3位匿名審稿專家非常積極的正面評(píng)價(jià)，從文章投稿到修回，再到接受，總耗時(shí)不到一個(gè)月。論文的第一作者為上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生陳天星，共同第一作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院博士生姚騰騰，通訊作者為汪朝陽教授和朱申敏教授。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202106079