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  光熱療法 (PTT) 和光動力療法 (PDT)是運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換效率的材料注射入人體內部，利用靶向性識別技術聚集在腫瘤組織附近，并在外部光源的照射下將光能轉化為熱能來殺死癌細胞的一種治療方法。光動力治療用特定波長照射腫瘤部位，使選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物活化，引發光化學反應或熱效應破壞腫瘤。作為非侵入性的治療方法，光熱和光動力治療相比于傳統腫瘤療法，其優勢在于能夠實現時空可控地對腫瘤區域精確照射，進行有效的治療，達到最大限度地減少副作用的效果。

  然而，傳統光熱劑存在明顯的局限性：比如光熱轉換效率低、光穩定性差、光敏劑光穿透深度較淺。鑒于此，研發新型光敏劑材料，尤其是可將光熱劑、光敏劑和聚合物基體復合制備的新型可注射水凝膠，以同時進行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，操作發展，對材料進行復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，一直是該領域研究熱點之一。

  上海交通大學材料科學與工程學院朱申敏教授和醫學院附屬第九人民醫院眼科汪朝陽主任醫師團隊提出了一種簡單的方法，利用氨基修飾的碳點 (NCD) 和醛基改性纖維素納米晶體間的反應，制備用于同時光熱和光動力療法的可注射水凝膠（圖1）。NCD不僅作為光熱劑與光敏劑，同時作為交聯劑形成水凝膠。NCD表現出 77.6% 的光熱轉換效率，并且在660 nm光照下具有 0.37 的高單線態氧量子產率。體外細胞實驗和體內動物實驗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)

  流變頻率掃描測試（圖2a）顯示CCHONCD水凝膠表現出恒定的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，當應變從1%到200%變化時，CCHO4NCD經歷凝膠-溶膠轉變。相反，當應變從200%降低到1%時，由于溶膠-凝膠轉變，樣品的G''和G''''立即恢復到其原始值。說明，溶膠-凝膠轉變是可逆的，樣品能夠自我修復到初始狀態。

圖2. CCHOxNCD水凝膠的流變性能

  在人宮頸癌細胞和小鼠黑色素瘤細胞系上對生物安全性和治療有效性進行驗證后，動物實驗流程如圖3a。B16F10荷瘤小鼠隨機分為四組：PBS（I組）、660 nm LED照射（II組）、CCHO4NCD水凝膠瘤內注射（III組），660nmLED光照及注射CCHO4NCD水凝膠（IV組）。對于光熱治療效果，IV組小鼠腫瘤處溫度升高21 °C，遠高于II組的5 °C（圖3c）。此外，I、II、III組腫瘤明顯生長，各組間腫瘤體積無顯著性差異，表明660nm光照射和單獨的水凝膠對腫瘤生長沒有影響（圖3d，e與g）。IV組小鼠腫瘤的生長完全被抑制且沒有復發。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，幾乎沒有細胞增殖，而I、II、III組癌細胞增殖更加活躍，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，實現同步PTT和PDT。

圖3. CCHOxNCD水凝膠的體內腫瘤治療效果

  以上成果發表在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價，從文章投稿到修回，再到接受，總耗時不到一個月。論文的第一作者為上海交通大學材料科學與工程學院博士生陳天星，共同第一作者為上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院博士生姚騰騰，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