癌症治疗的挑战：传统光疗的局限与实体瘤的困境
在与癌症抗争的漫长道路上，医学界一直在寻求更高效、更精准的治疗方案。光疗技术，尤其是光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT），因其独特的优势——高选择性、非侵入性以及相对较低的副作用——而备受瞩目。近年来，光免疫疗法更是将光疗与免疫治疗相结合，成为肿瘤治疗领域的研究热点。然而，传统的PDT并非没有局限。它高度依赖于Ⅱ型光敏剂在有氧环境下的作用，这意味着在肿瘤内部常见的缺氧微环境下，其治疗效果会大打折扣。缺氧不仅会使肿瘤细胞对凋亡产生抵抗，还会诱导免疫抑制，从而严重限制了PDT对缺氧实体瘤的疗效。对于那些生长迅速、血供不足的实体瘤，如骨肉瘤等，寻找一种能在缺氧条件下依然高效发挥作用的治疗策略，成为了亟待解决的难题。
创新曙光：非氧依赖型光催化疗法崭露头角
面对传统光疗的挑战，一种新型的非氧依赖型光疗策略——光催化疗法——应运而生。这种疗法通过光催化反应，直接破坏肿瘤细胞内部的氧化还原稳态，进而诱导细胞凋亡等一系列生物学效应。其最大的优势在于兼具无创性与无需氧气的特点，这使得它在高效肿瘤治疗，特别是针对缺氧实体瘤方面，展现出巨大的潜力。尽管科研人员已经开发出多种光催化剂，包括金属有机配合物和有机小分子，并取得了显著的治疗效果，但这些材料仍面临一些挑战，例如潜在的细胞毒性、有限的组织穿透能力以及复杂的制备工艺等。
《Science Advances》重磅发布：近红外光催化纳米药物的突破
为了克服上述挑战，苏州大学李盛亮教授团队与广东省人民医院骨科陈元峰研究员团队强强联合，在国际顶级期刊《Science Advances》上发表了一项题为“Biomimetic mitochondrial-targeting photosensitizer with NIR-activated photocatalytic function for enhanced anti-tumor activity”的开创性研究。这项研究为近红外光催化疗法在高效肿瘤诊疗中的应用提供了全新的思路。
该研究的核心在于设计并合成了一种长波长近红外光响应的多功能共轭聚合物材料YBSe-SS。这种材料不仅具有高效的光催化性能，还兼具高亮度的荧光发射特性。更令人振奋的是，研究团队基于细胞器仿生工程策略，进一步构建了一种可特异性靶向肿瘤细胞线粒体的仿生纳米药物——Mito-NPs。通过近红外光的激活，Mito-NPs能够直接破坏肿瘤细胞的线粒体功能，从而高效诱导肿瘤细胞死亡。这一创新策略有望彻底改变缺氧肿瘤的治疗格局。
Mito-NPs：精准靶向与高效杀伤的机制解析
研究团队通过精密的分子工程策略，巧妙地调控了电子给体（D）与受体（A）的强度以及分子的空间构型，成功设计合成了具有D-A共轭结构的近红外光响应型共轭聚合物材料YBSe-SS。随后，利用先进的线粒体仿生技术，将YBSe-SS进一步制备成仿生纳米光催化剂Mito-NPs。这种独特的制备方法赋予了Mito-NPs卓越的肿瘤细胞线粒体同源靶向功能，使其能够精准地识别并作用于肿瘤细胞内部的能量中心——线粒体。
在808 nm近红外光的照射下，Mito-NPs展现出令人惊叹的性能：高达80.3%的光热转换效率和2.7%的NIR-II区荧光量子产率。更重要的是，它能够同时产生I型和II型活性氧，这些活性氧是破坏细胞稳态的关键因素。其线粒体靶向特性使得Mito-NPs能够高效地光催化氧化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH），从而直接诱导线粒体功能障碍，最终导致肿瘤细胞的死亡。转录组测序分析进一步证实，Mito-NPs在808 nm光激发下，能够显著调控线粒体功能及相关的免疫应答，这表明该疗法不仅直接杀伤肿瘤细胞，还能激活机体的抗肿瘤免疫反应。
临床前验证：骨肉瘤与肺转移模型的显著疗效
为了验证Mito-NPs在实际应用中的潜力，研究团队在小鼠骨肉瘤的原发与肺转移模型中进行了深入的体内实验。结果显示，该体系在NIR-II荧光成像的引导下，实现了对肿瘤的精准消融与免疫激活。这意味着Mito-NPs不仅能够有效地缩小原发肿瘤，还能对转移灶产生抑制作用，为癌症治疗带来了新的希望。这项研究为近红外光激活的有机光催化材料在高效肿瘤治疗领域的应用提供了重要的参考，预示着未来癌症新疗法的广阔前景。
图1 仿生有机半导体Mito-NPs抗肿瘤治疗机制示意图
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展望未来：非氧依赖型光催化疗法的广阔前景
这项由苏州大学和广东省人民医院团队带来的研究，无疑为肿瘤治疗领域注入了新的活力。非氧依赖型近红外光催化疗法的成功开发，不仅为克服传统光疗在缺氧实体瘤中的局限性提供了有效策略，也为未来癌症新疗法的研发指明了方向。随着技术的不断成熟和临床转化研究的深入，我们有理由相信，这种创新疗法将很快从实验室走向临床，为全球数百万癌症患者带来真正的福音，特别是那些饱受骨肉瘤、缺氧肿瘤等困扰的患者。让我们共同期待这一突破性技术在未来癌症治疗中发挥更大的作用。
