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  癌癥是全世界發病率和死亡率最高的疾病。2020年全球確診的癌癥患者數量達到1930萬，死于癌癥的人數增加到1000萬。因此世界各地的研究人員一直在努力開發更精確、更快速的治療方法來對抗癌癥。目前的癌癥治療仍然依賴于手術、放療和化療等傳統治療手段，然而它們破壞免疫系統，有著嚴重的副作用和耐藥性，治療效果較差。因此，發展新型的腫瘤治療方法是十分必要的。與傳統的腫瘤治療方法相比，光熱治療 (PTT) 是一種無創、副作用小的治療方法。PTT利用光熱治療試劑 (PTTAs) 在激光照射下將光能轉化為局部熱量以增加周圍環境的溫度并引發癌細胞的死亡。理想的PTTAs應該有良好的生物相容性、高的光熱轉換效率 (PCE)，并且能夠在腫瘤中有效的富集。PTT最大的挑戰是生物組織的光穿透深度問題，因為生物組織對可見光有效光吸收和光散射，導致深層組織處的腫瘤治療效果不佳。此外，治療過程中的激光強度過高會對正常組織造成不必要的損害等都是PTT所面臨的挑戰。 

  鑒于此，近日，東北林業大學賈濤副教授和趙修華教授團隊在國際著名期刊《Chemical Engineering Journal》在線發表題為 “Recent Advances in the Development of Near-Infrared Organic Photothermal Agents” 的綜述文章。在文章中，重點概括了近紅外區光吸收的有機PTTAs近年來在抗癌治療方面的發展，并簡要介紹了這類有機PTTAs在成像指導PTT及其他體外和體內聯合治療手段。最后，討論了PTT在癌癥治療過程中的機遇和挑戰，尤其是關于它們的臨床應用。 

圖1. 近紅外吸收的有機PTTAs用于抗癌治療示意圖

  文章首先介紹了PTT相比于傳統抗癌治療手段的優勢及其在癌癥治療領域的發展現狀。列舉了一些常見的無機PTTAs包括金納米棒、碳納米管、硒化銅納米粒子、黑磷量子點等。將近紅外區光吸收的有機PTTAs (主要包括一些固定結構、電子給體-受體結構及天然有機化合物) 和無機材料在生物相容性、細胞毒性、體內降解等方面進行了對比和總結。還對有機光敏劑的光物理過程進行了闡述，包括熒光、熱和活性氧產生的具體過程及彼此之間的競爭關系。

圖2. 有機光敏劑的光物理過程 

  作者列舉了近紅外光吸收的有機PTTAs并對其在PTT過程中的優缺點進行了分析，利用PTTAs之間的光物理競爭通過合理的分子設計可以提高PCE；使PTTAs的吸收波長紅移至近紅外區，盡可能的增加激光穿透組織的深度；將一些腫瘤的靶向基團例如三苯基膦對PTTAs進行修飾，能夠提高其在腫瘤區域的有效富集；同時，將PTT與其他治療手段相結合可以提高治療效果。基于以上幾方面文章對一些固定結構包括酞菁衍生物和卟啉衍生物等等, 電子受體結構包括苝二酰亞胺 (PDI)、二酮吡咯 (DPP)、BODIPY染料、方酸和苯并雙噻二唑 (BBT)等，電子給體材料苯、三苯胺和噻吩等形成的電子給受體型結構材料，其他共軛聚合物如聚苯胺 (PANi)、聚吡咯 (PPy)、聚多巴胺 (PDA)、聚 (3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸鹽 (PEDOT:PSS) 及天然有機化合物黑色素等這幾類近紅外區光吸收的有機PTTAs在PTT以及結合其他療法的新興應用中進行對比和總結。具體闡述了提高PCE、增大組織穿透深度和靶向性富集的策略。   

  本文綜述了近紅外有機PTTAs用于PTT的研究進展及其作為光熱轉換材料在熒光成像、協同治療等方面的應用，系統地回顧了關鍵的設計策略。近年來，近紅外吸收PTTAs以其獨特的理化性質在癌癥等疾病治療中表現出極大的優勢。討論了PTT在癌癥治療過程中的機遇和挑戰，特別是關于它們的臨床應用。基于有機功能光熱試劑的PTT由于其獨特的副作用小、療效高等優點，將在對抗癌癥中發揮越來越重要的作用。希望本文中對近紅外有機PTTAs從具體結構到功能應用的總結，為高性能PTTAs的設計提供一個新的視角。

  相關研究成果“Recent Advances in the Development of Near-Infrared Organic Photothermal Agents.”近期發表在Chemical Engineering Journal (IF=10.65)，論文的通訊作者為東北林業大學賈濤副教授和趙修華教授，碩士研究生李露為論文的第一作者。該工作得到了黑龍江省杰出青年基金、黑龍江省留學回國人員擇優資助、中國博士后基金和黑龍江省頭雁計劃研究經費的資助。

  相關論文：Lu Li, Xue Han, Mingfeng Wang, Chenglong Li, Tao Jia, Xiuhua Zhao. Recent Advances in the Development of Near-Infrared Organic Photothermal Agents. Chem Eng J. 2021; 128844.

  論文鏈接地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721004381