光热 陈小元&戴志飞 Chem. Soc. Rev.: 通过光热治疗和光声成像的纳米治疗法治疗癌症

[引言]

癌症是世界上发病率和死亡率最高的疾病。每年约有1400万新癌症患者和800万人死于癌症相关疾病。鉴于癌症的高风险和高死亡率，世界各地的研究人员一直在努力开发更准确、更快速的诊断策略和有效的治疗方法来治疗癌症。传统的癌症治疗方法包括化疗、放疗和手术，这些方法副作用大，疗效差。目前，癌症治疗中出现的疗法包括免疫疗法、基因疗法、光动力疗法和PTT，这些疗法已经改善或可能改善治疗效果。PTT利用光热转换器(PTAs)的光热效应，从光中获取能量，并将能量转化为热量，使周围环境温度升高，导致癌细胞死亡。光能以非热辐射的形式转化为热能(光热治疗，PTT)或声能(光声成像，PAI)，可分别用于癌症的治疗和诊断。通过使用纳米载体，已经对成像和治疗功能以及肿瘤积聚的增强进行了深入研究，以提高PAI和PTT的临床前效率。

最近，化学。社会主义者Rev在网上发表了北京大学戴教授和美国国立卫生研究院教授总结的“光热治疗和光声成像技术在抗癌中的应用”的综述(合著)。本文首先综述了无机和有机纳米光热转换剂的发展和提高光热转换效果的策略，包括应用合适的激光剂量、用成像技术指导治疗、在近红外区开发和吸收光热转换剂、提高光热转换效率(PCE)和增加肿瘤中光热转换剂的积累。其次，介绍了PTT与其他疗法结合在癌症治疗中的优势。第三，举例说明PAI在癌症相关研究中的新兴应用。最后，讨论了PTT和PAI抗癌的观点和挑战，特别是它们的临床转化。相信具有显著特点的PTT和PAI将成为下一种无创癌症治疗技术，提高癌症治疗效果。

1.光热转换剂的分类和特性

PTA可以将吸收的光能转化为热能，从而提高周围环境的温度。理想情况下，预计经皮激光治疗将仅局部升高温度，以减少对没有经皮激光治疗或超出激光照射范围的健康组织的损伤。对苯二甲酸的吸收通常被调节到750-1350纳米，包括750-1000纳米(近红外-1)和1000-1350纳米(近红外-2)。事实上，PTAs可以分为无机材料和有机材料。无机材料包括贵金属材料、金属硫属化物材料、碳基纳米材料和其他二维(2D)材料。有机对苯二甲酸包括近红外响应的小分子和半导体聚合物。

图1。纳米光热转换剂的分类。

1.1、贵金属材料

贵金属材料具有很强的抗氧化性，是目前研究最多的无机PTA之一。贵金属PTAs包括Au、Ag、Pt、Pd，可以吸收激光激发电子从基态到激发态，然后通过非辐射衰变以热的形式释放能量。

图2。以十六烷基三甲基溴化铵和油酸钠为配体合成的金纳米棒的透射电镜。

【通讯作者及其团队简介】

陈小元教授:1993年和1996年分别获得南京大学化学学士学位和硕士学位，1999年获得爱达荷大学博士学位。在雪城大学和华盛顿大学圣路易斯分校进行博士后培训后，2002年加入南加州大学放射科担任助理教授，2004年转入斯坦福大学，2008年晋升为副教授。2009年，陈博士加入美国国立卫生研究院(NIH)生物医学影像与医学工程研究所(NIBIB)，终身担任高级研究员和分子影像与纳米医学实验室主任。2010年、2012年获Nibibmentor奖，2014年获NIH主任奖。陈博士的研究兴趣主要涉及体外诊断、体内成像、基因/药物纳米载体、诊疗一体化等。ACS Nano等杂志编委会，《治疗诊断学》杂志创始编辑，CASNMMI前主席，CASNN现任主席。

戴:教授，北京大学工学院生物医学工程系，教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，教育部新世纪杰出人才，国家重点研究开发项目首席科学家。1998年获得中国科学院物理化学研究所博士学位，先后在日本、德国和美国工作。2005年由哈尔滨工业大学生命科学院介绍到中国，2012年加入北京大学工学院生物医学工程系。现为中国医师协会介入医师分会介入医学工程委员会副主席、中国生物医学光子学会副主席、中国医学生物技术学会纳米生物技术分会副主席、中国超声分子影像专业委员会常委、中国声学学会会员、《生物偶联化学》副主编、《治疗诊断学》、《J Interdiscip Nanomed》、《中国核医学与分子影像杂志》编委。

本文由小胖造纸材料集团编辑。

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