光热疗法是利用具有较高光热转换效率的材料，将其注射到人体内部，使其聚集在肿瘤组织，并在外部光源（一般是近红外光）的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞。它具有选择性高、全身毒副作用小，并且治疗时间短（大约几分钟）、治疗效果明显的特点。

近几年，肿瘤的精准化治疗正成为肿瘤临床治疗的趋势。凭借着科研人员的不断努力，光热疗法这种基于纳米医学的肿瘤治疗方式逐渐进入人们的视野。

中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与技术研究所研究员蔡林涛团队联合香港科技大学、香港中文大学（深圳）教授唐本忠团队等，开发了新型的AIE纳米气体药物递送系统，首次提出基于一氧化碳气体抑制热休克蛋白的独特策略，为肿瘤低温光热治疗提供了新思路。相关研究成果近日在线发表于国际期刊《德国应用化学》。

探索低温光热治疗新策略

“光热疗法也是近几年兴起的一种非侵入性的、高度靶向的癌症治疗新方法。”天津大学生命科学学院教授王生介绍，这种疗法利用具有较高光热转换效率的材料，将其注射到人体内部，使其聚集在肿瘤组织，并在外部光源（一般是近红外光）的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞。

由于可以通过控制光照射位置和照射时间实现局部治疗，光热疗法选择性高，全身毒副作用小，并且治疗时间短（大约几分钟），治疗效果明显。

“然而强激光会使局部温度升高。若组织温度大于60℃，蛋白质变性和细胞膜破坏会瞬时引起细胞死亡。光热治疗在杀伤肿瘤的同时，也会‘伤及无辜’，灼伤肿瘤附近正常的人体组织。而降低治疗温度又会影响治疗效果。”王生说，如何在较低温度下，特别是低于42℃进行光热治疗对于癌症光学治疗未来的临床转化具有重要价值。

科学家们发现，当有机体暴露于高温时，就会由热激发合成一种蛋白，来保护有机体自身。这种热应激蛋白被称作热休克蛋白。从细菌到哺乳动物体内都广泛存在这种蛋白。

“在光热治疗过程中，如果抑制热休克蛋白的合成，就能降低肿瘤细胞的耐热性，从而实现在比较低的温度下，杀灭肿瘤细胞还不损伤正常组织细胞的目的，使光热治疗取得很好的疗效。”王生解释。

科研人员一直在寻找更加有效的热休克蛋白抑制策略用于提高肿瘤低温光热治疗的效果。

把气体治疗加入光热疗法

此次蔡林涛团队联合唐本忠团队，开发了新型的AIE纳米气体药物递送系统，首次提出基于一氧化碳气体抑制热休克蛋白的独特策略。

“目前气体治疗也是肿瘤治疗中的一种新兴治疗策略，使用一氧化碳、一氧化氮、硫化氢和二氧化硫等气体，在细胞、组织或有机体的各种生理过程中发挥重要的调控作用。”王生介绍，此项研究首次利用气体调控热休克蛋白来增强肿瘤低温光热治疗的效果。

据介绍，该研究构建了一种肿瘤微环境触发的AIE纳米气体药物递送系统，也就是“AIE纳米炸弹”。这种聚集体在激光的激发下，可以发射强烈的近红外荧光，并具有高达38.1%的光热转化效率。过氧化氢触发纳米杂化聚集体“爆炸”，在局部范围短时间内释放大量一氧化碳气体，提高肿瘤低温光热治疗的效果。同时，一氧化碳还可以在一定程度上抑制肿瘤细胞的快速增殖。

“除了此次在低温光热治疗策略方面取得新突破外，科研人员在光热转换试剂、组合策略等方面也在进行积极的尝试。”王生举例，“我国在光热转换试剂材料的开发方面具有深厚的研究基础，在国际上处于领先水平。”

进入临床还需突破技术难点

“虽然科研人员在光热治疗方面取得了一定的成果，但目前光热疗法还处于基础研究和临床研究阶段，暂时还没有大规模应用于临床。”王生说，究其原因，主要是还有一些技术难点有待突破。

首先，激光的穿透深度有限，无法射入人体深层，因此只适用于部分浅表肿瘤，而对于身体内部的肿瘤则有些束手无策。

其次，在治疗温度的选择上，高温治疗（50℃以上）容易引起肿瘤周边正常组织损伤，而低温光热治疗（42℃~46℃）则易于因肿瘤细胞内热休克蛋白的表达而造成治疗效果不佳。

第三，在光热转换试剂材料的选择上，一些安全性高的有机小分子光热稳定性较差，而稳定性较高的纳米材料的潜在毒性还需要进一步研究。

“目前光热疗法主要应用在肿瘤治疗方面，另外也有部分研究显示光热疗法也可用于抗感染、肥胖治疗、血管病的治疗等。”王生介绍。

（《科技日报》）