近日，江漢大學光電化學材料與器件教育部重點實驗室陽仁強教授、胡黎文博士帶領團隊針對光學治療面臨的瓶頸問題，在腫瘤診療一體化研究領域不斷開發功能集成的光療劑，取得一系列重要進展。相關成果發表于化工三大刊之一、國際化工領域頂級學術期刊《工業與工程化學研究》（《Industrial & Engineering Chemistry Research》,2024, 63, 1748)，這是我校化學工程與技術學科在國際化工研究領域取得的又一重要突破，對于推動化學工程與技術一流學科建設與高質量發展以及化學工程與技術博士點建設具有重要意義。

以光動力治療和光熱治療為代表的光學治療是新型的個性化癌癥治療手段，具有治療效率高、無耐藥性、創傷小等優點，逐漸成為部分癌癥的臨床治療手段。然而，由于光療劑的活性氧產率或光熱轉換效率不佳、組織穿透深度不夠、體內難以降解等原因，這使得它們臨床應用還受到很大限制。我校科研團隊在基于S,S-二氧-二苯并噻吩的經典高效藍色熒光聚合物的結構基礎上，引入次氯酸（HClO）響應基團噻吩單元，成功設計并合成用于雙光子熒光成像和光動力治療的可降解型光敏劑（PTSO）（圖1）。經尾靜脈注射其納米顆粒（PTSO NPs）1小時內，能采集到高質量的活鼠膀胱及肝臟深層組織圖像。同時，PTSO  NPs的活性氧產率高達50.6%，在光動力治療周期內能有效抑制荷瘤小鼠模型的腫瘤生長。治療結束后，PTSO NPs將被內源性的ClO^-快速降解，分子鏈斷裂導致納米顆粒粒徑減小，進而被安全的代謝出體外。這種多功能的可降解型光敏劑的成功研發，可為后續功能集成型光療劑的臨床應用提供備選材料。

圖1.用于雙光子熒光成像和光動力治療的可降解型光敏劑PTSO  NPs及其應用

    在分子設計方面，往往采用D-A型的分子結構來獲得近紅外區聚合物光療劑。研究團隊還報道了利用扭轉角分子內電荷轉移策略，篩選具有不同共軛程度的富電子單元，獲得在近紅外區兼具熒光成像和光動力治療的聚合物光敏劑。基于喹喔啉衍生物的D-A型聚合物，借助分子骨架中噻吩側鏈的分子運動，能促進光療劑的非輻射躍遷產熱，聚合物PBDT-QTz具有優異的光熱轉換性能，經尾靜脈注射其納米顆粒（PBDT-QTz NPs）在808 nm激光照射5分鐘，荷瘤小鼠模型的腫瘤溫度能升到66.1 ℃，僅治療4天即可使腫瘤完全消融，且在后續治療周期內均無復發，腫瘤抑制率達100%（圖2）。成果發表于《高分子化學》（《Polymer Chemistry》,2023, 14, 5191）、《材料化學雜志B》（《Journal of Materials Chemistry B》,2023, 11, 8985）等國際期刊上。

圖2.光熱劑PBDT-QTz用于腫瘤光熱治療的示意圖及作用機理

此項研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、武漢市知識創新專項和學校一流學科建設經費等項目的支持。

文圖：光電材料與技術學院

編輯：趙明

審核：劉進