近日，江汉大学光电化学材料与器件教育部重点实验室阳仁强教授、胡黎文博士带领团队针对光学治疗面临的瓶颈问题，在肿瘤诊疗一体化研究领域不断开发功能集成的光疗剂，取得一系列重要进展。相关成果发表于化工三大刊之一、国际化工领域顶级学术期刊《工业与工程化学研究》（《Industrial & Engineering Chemistry Research》,2024, 63, 1748)，这是江汉大学化学工程与技术学科在国际化工研究领域取得的又一重要突破，对于推动化学工程与技术一流学科建设与高质量发展以及化学工程与技术博士点建设具有重要意义。

以光动力治疗和光热治疗为代表的光学治疗是新型的个性化癌症治疗手段，具有治疗效率高、无耐药性、创伤小等优点，逐渐成为部分癌症的临床治疗手段。然而，由于光疗剂的活性氧产率或光热转换效率不佳、组织穿透深度不够、体内难以降解等原因，这使得它们临床应用还受到很大限制。江汉大学科研团队在基于S,S-二氧-二苯并噻吩的经典高效蓝色荧光聚合物的结构基础上，引入次氯酸（HClO）响应基团噻吩单元，成功设计并合成用于双光子荧光成像和光动力治疗的可降解型光敏剂（PTSO）（图1）。经尾静脉注射其纳米颗粒（PTSO NPs）1小时内，能采集到高质量的活鼠膀胱及肝脏深层组织图像。同时，PTSO  NPs的活性氧产率高达50.6%，在光动力治疗周期内能有效抑制荷瘤小鼠模型的肿瘤生长。治疗结束后，PTSO NPs将被内源性的ClO-快速降解，分子链断裂导致纳米颗粒粒径减小，进而被安全的代谢出体外。这种多功能的可降解型光敏剂的成功研发，可为后续功能集成型光疗剂的临床应用提供备选材料。

图1.用于双光子荧光成像和光动力治疗的可降解型光敏剂PTSO  NPs及其应用

在分子设计方面，往往采用D-A型的分子结构来获得近红外区聚合物光疗剂。研究团队还报道了利用扭转角分子内电荷转移策略，筛选具有不同共轭程度的富电子单元，获得在近红外区兼具荧光成像和光动力治疗的聚合物光敏剂。基于喹喔啉衍生物的D-A型聚合物，借助分子骨架中噻吩侧链的分子运动，能促进光疗剂的非辐射跃迁产热，聚合物PBDT-QTz具有优异的光热转换性能，经尾静脉注射其纳米颗粒（PBDT-QTz NPs）在808 nm激光照射5分钟，荷瘤小鼠模型的肿瘤温度能升到66.1 ℃，仅治疗4天即可使肿瘤完全消融，且在后续治疗周期内均无复发，肿瘤抑制率达100%（图2）。成果发表于《高分子化学》（《Polymer Chemistry》,2023, 14, 5191）、《材料化学杂志B》（《Journal of Materials Chemistry B》,2023, 11, 8985）等国际期刊上。

图2.光热剂PBDT-QTz用于肿瘤光热治疗的示意图及作用机理

此项研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、武汉市知识创新专项和学校一流学科建设经费等项目的支持。（文图：光电材料与技术学院 编辑：赵明）