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【摘 要】光治疗（Phototherapy）是指通过近红外光照射病灶区，刺激光疗试剂杀死肿瘤细胞，以达到治疗的目的。光疗主要包括光动力治疗（Photodynamic Therapy，PDT）以及光热治疗（Photothermal Therapy，PTT）两种形式。本文概述了光治疗的作用机制，分析了光治疗在癌症诊断和治疗过程中的独特优势，介绍了具有代表性的纳米诊疗剂，展望了癌症诊疗一体化领域未来的发展方向。随着科技的进步与发展，将光疗与其他治疗手段联合将成为新一代癌症治疗的新机遇和挑战。
【关键词】肿瘤;光热治疗;光动力治疗;联合治疗;诊疗一体化
【中图分类号】R730.58
1.引言
目前，癌症大多数的临床治疗手段都是化疗、放疗和手术。这三种方式存在副作用大、效率低且后期易复发和转移等缺点。因此，安全有效的新型肿瘤治疗成为当下亟需解决的问题。目前，基于肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）中高水平存在的酸性pH值、内源性H2O2、过表达酶等特异性因素开发了光热治疗（PTT）、光动力治疗（PDT）产生活性氧等特异性治疗方式。光治疗具有时间短、疗效显著、毒副作用小等优点，进而被广泛关注和研究，并且已有部分应用于临床中[1]。此外，生物膜的存在给消毒灭菌带来了严峻挑战。而利用光治疗等技术可以有效的破坏生物膜，进而消灭细菌且不会产生耐药性。因此，对光治疗的研究进展归纳是非常有必要的。
2.光治疗法概况
2.1光熱治疗
光热治疗（Photothermal Therapy，PTT）是在近红外光的照射下，利用具有生物安全性的光热剂，吸收光转化为热，通过加热光热剂周围的癌细胞，当温度升高到一定温度时，会导致周围肿瘤细胞的细胞膜破裂或蛋白质变性，从而使癌细胞死亡，达到治疗的效果。
Au纳米粒子是最有前途的PTT纳米材料之一，例如金纳米棒、金纳米壳、金纳米笼或金纳米球。Au纳米粒子除了具有等离子效应外，它们还增强了对肿瘤血管的通透性，从而提高了其在肿瘤组织中的滞留率。尽管金纳米粒子能够成功地进入肿瘤组织，但它们受到巨噬细胞的吞噬。因此，金纳米粒子表面修饰生物相容性聚合物以抑制吞噬细胞的再摄取。此外，纳米材料无法区分癌细胞和正常细胞。因此，在一些研究中，将金纳米粒子与特定的抗体靶向癌受体结合，以实现与健康组织的最小结合。
2.2光动力治疗
光动力疗法（Photodynamic therapy，简称PDT）是利用无毒性的光敏物质暴露在特定波长的光下，让该物质对特定癌细胞或疾病细胞产生毒性光毒性而达到治疗效果。光动力治疗需要三个条件：光敏剂、光源、细胞中的氧分子。光敏剂是PDT的基本条件之一，不存在毒性，在特定波长下，它可以用作治疗剂。活化的光敏剂将能量传递给氧分子，从而产生活性氧（ROS），ROS可诱导细胞凋亡或坏死，破坏细胞外基质，使得治疗剂更深入的渗透。大多数的光敏剂已被开发用于治疗癌症，其应用范围正在扩大。其中一些已经商业化并上市。然而，目前商业化的光敏剂存在一些缺点，从而限制了PDT的发展。例如，高度共轭的有机光敏剂，包括卟啉、酞菁和氯的衍生物，在生理条件下很难溶解并呈现严重的聚集倾向，从而导致不利的生物利用度和生物分布，这些药物被广泛地研究用于肿瘤细胞的治疗，通过对药物进行修饰规避一些缺点，如在水溶性溶剂中对其进行改性，制造用于生成活性氧的新材料，并与纳米颗粒结合。近年来针对癌症PDT的智能纳米医学的新方法通常利用肿瘤微环境的特征对肿瘤细胞进行杀伤，例如缺氧，酶，渗漏血管系统，以及癌细胞过度表达受体的配体等。
3.光热剂和光敏剂研究进展
3.1光热剂的选择
纳米材料，特别是贵金属纳米粒子，由于其独特的光学性质，在纳米医学和生物医学领域有着广阔的应用前景。金、银等贵金属纳米粒子具有独特的光物理现象，称为局域表面等离子体共振（LSPR），这增强了它们的光吸收。除了贵金属纳米粒子之外，山梨醇纳米探针、聚苯胺连接的纳米晶体、墨鱼墨水中提取的纳米粒子以及石墨烯纳米材料等也可以用于光热治疗。
3.2光敏剂的选择
光敏剂的存在是PDT的三个关键因素之一，是除了光和氧之外。能够吸收特定波长的光，引发光化学或光物理反应的物质。理想光敏剂的特征和条件如下[2]：
·化学纯度高。·室温下稳定性。·只有在特定波长下才有光敏效应。·易溶于人体组织。·对肿瘤组织的高选择性：光敏剂应在受影响区域缓慢移除，至少几个小时，但从健康组织中能迅速移除，从而将治疗的光毒性副作用降至最低。·廉价简单的合成和易得性。
4.肿瘤的光热光动力联合治疗
4.1研究现状
近年来，在纳米医学领域，肿瘤靶向联合治疗越来越受到人们的重视。通过不同的机制产生协同抗癌作用，降低药物毒性，抑制多药耐药性使得联合治疗比单一治疗更有效。因此，采用两种方法或多种方法综合治疗或一种方法辅助另一种方法治疗已成为癌症治疗的新趋势。光热治疗不仅能够促使癌细胞的消融，还可以诱导局部血管损伤，增加肿瘤组织的血液灌注，进而改善肿瘤内部的乏氧状态。因此，光热治疗、光动力治疗和化疗的结合可能会引起协同的抗肿瘤反应。
4.1.1 PTT的联合治疗
光热治疗由于其微创等优点，受到了越来越多的关注，金纳米材料由于其特殊的光物理现象，具有良好的光热转换效果，吸引了众多科研者对其进行研究。但是单一的光热试剂在体内的非特异性分布以及近红外光照射可能对正常组织造成损伤，限制了其进一步的应用。同时，常用的抗肿瘤药物如多比柔星（DOX）、紫杉醇（PTX）等，虽然对肿瘤有较好的杀伤作用，但对人体有严重的毒副作用。因此，关于具有靶向作用的药物载体的研究是十分重要的。 由于脂质体与细胞膜的组成相似，并且具有亲水层与疏水层，可以对不同理化性质的化疗药物进行包裹，更好地与细胞膜融合，具有良好的生物安全性，因此，脂质体被广泛应用于纳米药物载体。为了能取得显著的抗肿瘤效果又能降低全身毒性，Meng Yu等人[3]设计了一种基于金纳米棒（GNRs）和热敏脂质体（TSL）的肿瘤累积和局部触发释放纳米载体系统，以提高肿瘤内药物浓度，从而提高化疗的疗效。通过增强的渗透和滞留（EPR）效应使纳米载体在肿瘤中共沉积，在近红外（NIR）刺激下产生局部升温，进而杀伤癌细胞。
然而，为了使纳米材料有更好的细胞摄取能力，Van Du Nguyen等人[4]提出脂质体纳米复合物可以通过将叶酸（FA）分子修饰包裹金纳米棒（AuNRs）和阿霉素（DOX）的脂质体表面，靶向脂质体在协同光热化疗作用下，对癌细胞的毒性明显增强。此外，荷瘤小鼠体内实验结果表明，联合靶向脂质体可以有效地抑制肿瘤的生长。采用化疗和近红外热疗相结合的方法不仅可以治疗肿瘤，抑制肿瘤的生长，还能对肿瘤的转移进行治疗。Daisuke Matsuki等人[5]在研究中证明，在小鼠腋窝淋巴结（P-ALN）的肿瘤可以通过应用外部激光来触发与金纳米棒（GNRs）一起给药的热敏脂质体（TSLs）包裹的阿霉素（DOX）的卸载。将GNRs+DOX-TSLs注入含有癌细胞的小鼠淋巴结，用近红外激光照射激活DOX释放。激光辐照GNRs引起的温度变化触发了TSLs释放DOX。与其他组相比，联合治疗组对肿瘤生长的抑制程度更大。体内生物发光成像和组织学分析证实联合治疗后肿瘤坏死。这项研究提出了一种治疗乳腺癌转移的方法，具有良好的治疗效果，有可能发展成为一种替代手术治疗乳腺癌转移的方法。
除了金等贵金属纳米材料外，吲哚菁绿（ICG）作为一种传统的临床近红外荧光染料，由于能够高效吸收激光，也可用于光热和光动力治疗，但是 ICG 在水溶液中的不稳定性及在体内的快速清除限制了它的应用。纳米传输系统能够提高 ICG 的光稳定性、水稳定性和热稳定性，可有效避免 ICG 的分解及体内清除，同时能够调节 ICG 的体内循环和分布。Mingbin Zheng等人[6]用一步超声法制备了负载多柔比星（DOX）和吲哚菁绿（ICG）的聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、卵磷脂、聚乙二醇（PEG）纳米粒子（DINPs）。与游离ICG和DOX相比，DINPs具有良好的单分散性、荧光/尺寸稳定性和一致的光谱特性。此外，DINPs具有更高的温度响应、更快的DOX释放和更长的肿瘤保留时间。与单纯化疗或光热治疗相比，联合治疗可协同诱导DOX敏感的MCF-7和DOX耐药的MCF-7/ADR细胞凋亡和死亡，抑制MCF-7和MCF-7/ADR肿瘤生长。值得注意的是，激光照射仅一次剂量的DINPs后没有肿瘤复发。激光照射后，DINPs显著提高了ICG的稳定性，产生了比游离ICG更高的局部温度，有效地促进了细胞对DOX和ICG的摄取。光热联合化疗不仅能协同诱导DOX敏感的MCF-7或耐药的MCF-7/ADR细胞体外死亡，而且能抑制MCF-7或MCF-7/ADR肿瘤的生长，预防体内肿瘤复发。
4.1.2 PDT的联合治疗
在缺氧性肿瘤的治疗中，氧依赖性光动力疗法（PDT）是相当有限的。一种新型双金属双相Rh基核壳纳米系统[7]解决了肿瘤缺氧的问题，同时提高了PDT的疗效。这种纳米系统表现出类似过氧化氢酶的活性，以有效地催化肿瘤中内源性过氧化氢产生氧气。并且显示出良好的生物相容性，高肿瘤堆积，以及优越的荧光和光声成像特性。对于无法通过手术彻底切除的残余微小肿瘤实施光动力治疗，可有效降低癌症的复发和转移。更为重要的是，光动力治疗在杀死肿瘤细胞的同时，使腫瘤细胞释放肿瘤抗原，诱导宿主产生免疫反应。动物实验研究表明，光动力联合免疫检查点阻断治疗肿瘤可产生协同疗效。对于残余微小肿瘤的光动力治疗，需要借助术中影像进行检测，方能实施精准光照治疗。目前的研究方法通常将光敏剂包载于纳米载体中，利用纳米粒子在血液中循环时间长的特性，增加光敏剂在肿瘤中富集。利用光敏剂自身的荧光性质实现术中荧光成像引导的光动力治疗。然而，光敏剂分子需要在光动力治疗后迅速从体内清除，以减少光毒性带来的副作用。这样的设计使得光敏剂分子跟随纳米粒子在血液中的滞留时间大大延长，增加了光毒性。研究人员偶然发现免疫球蛋白G与一种叫作二氢卟吩的光敏剂分子存在天然的高亲和力，利用该分子间的亲和作用，由大分子抗体携带光敏剂进入肿瘤，增加肿瘤内富集的同时不延长光敏剂在血液中的清除速率，实现术中荧光影像指导的光动力联合免疫检查点阻断治疗的新疗法。
为了实现这个综合治疗的策略，董文飞[8]等人开发了一种Janus型磁介孔二氧化硅纳米载药系统。通过结合光动力治疗、磁热治疗和免疫检查点阻断治疗的综合治疗策略，既能消除肿瘤组织，又能抑制癌细胞转移，并为实现这种综合治疗策略提供了一种高效安全的纳米药剂。Beibei Ma1等人[9]展示了一个智能纳米平台，将3-二甲基-1-丙基吲哚碘化物（IR780）和替拉帕扎明（TPZ）分别与聚（ε-己内酯）-聚乙二醇（PEG-PCL）共沉积，形成多功能纳米粒（PEG-PCL-IR780-TPZ）。PEG-PCL不仅延长了IR780和TPZ的循环时间，而且通过增强渗透和滞留（EPR）效应促进了纳米药物的肿瘤积聚。此外，由808 nm激光照射的IR780产生活性氧（ROS）。同时，IR780作为靶向线粒体的光疗剂，使肿瘤缺氧微环境恶化，活化TPZ，完成缺氧活化化疗。最重要的是，IR780能够在协同治疗期间触发免疫原性细胞死亡（ICD）。ICD生物标志物作为一种“危险信号”加速了树突状细胞（DC）的成熟，并随后激活了毒性T淋巴细胞。联合光疗和低氧活化化疗所激发的抗肿瘤免疫反应，改变了目前肿瘤治疗的格局，显著抑制了肿瘤转移，在临床上具有广阔的应用前景。
4.2优缺点分析 光动力治疗与热疗具有毒副作用小等优点，但由于选择性差，仅能作为癌症局部治疗的手段，不能产生全身系统的抗肿瘤反应，因而这种联合治疗方法无法有效地抑制癌症的转移。免疫检查点阻断疗法是一种通过激活肿瘤特异性免疫T细胞来对抗癌症转移的临床治疗方式，但由于免疫反应激活效率的低下，使得该种疗法在转移性肿瘤的治疗中表现并不理想。近红外激光虽然可以深入肿瘤组织，但穿透深度仍然有限。
5.结论
尽管光治疗方法在人力、物力和财力上投入巨大，但肿瘤的复杂性、多样性和异质性给寻求理想的治疗方法带来了相当大的挑战，许多利用荧光、超声波、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）或正电子发射断层扫描（PET）的多功能医学成像技术已使癌症的早期诊断和肿瘤的准确定位成为可能。迫切需要开发新型的治疗平台，在多种治疗手段的协同作用下实现诊疗一体化，在协同成像指导下实现精确的肿瘤检测和治疗。
在诊疗一体化平台的构建中，除了需要提高肿瘤部位对纳米诊疗剂的特异性摄取，还需要提高纳米诊疗剂穿透各种生物屏障的能力。例如，为了使纳米诊疗剂用于脑瘤的治疗，需要克服血脑屏障，使纳米材料到达脑部肿瘤组织[10]。其次，我们还需注意纳米诊疗剂在体内重复使用的治疗效果。最后，光治疗的分子机制，包括肿瘤细胞的多种信号通路，仍然很少被研究。最近有研究发现高达97%的纳米颗粒进入实体瘤的主导机制是主动的跨内皮通路，而不是目前确定的借由内皮间间隙的被动运输，这个发现挑战了我们目前开发癌症纳米药物的理论基础，需要对纳米药物在肿瘤部位的积聚机制进行更深层次的研究。对肿瘤生物学的研究将有助于我们更好地理解耐药的内在机制，有助于设计新的纳米材料，用于精确有效的癌症治疗。
参考文献：
[1]Cao J，Chen Z，Chi J，et al. Recent progress in synergistic chemotherapy and phototherapy by targeted drug delivery systems for cancer treatment [J]. Artificial cells，nanomedicine，and biotechnology，2018，46（sup1）：817-30.
[2]Yu M，Guo F，Tan F，et al. Dual-targeting nanocarrier system based on thermosensitive liposomes and gold nanorods for cancer thermo-chemotherapy [J]. Journal of controlled release：official journal of the Controlled Release Society，2015，215：91-100.
[3]Kwiatkowski S，Knap B，Przystupski D，et al. Photodynamic therapy - mechanisms，photosensitizers and combinations [J]. Biomed Pharmacother，2018，106：1098-107.
[4]Nguyen V D，Min H K，Kim C S，et al. Folate receptor-targeted liposomal nanocomplex for effective synergistic photothermal-chemotherapy of breast cancer in vivo [J]. Colloids and surfaces B，Biointerfaces，2019，173：539-48.
[5]Hua H，Zhang N，Liu D，et al. Multifunctional gold nanorods and docetaxel-encapsulated liposomes for combined thermo- and chemotherapy [J]. International journal of nanomedicine，2017，12：7869-84.
[6]Matsuki D，Adewale O，Horie S，et al. Treatment of tumor in lymph nodes using near-infrared laser light-activated thermosensitive liposome-encapsulated doxorubicin and gold nanorods [J]. Journal of biophotonics，2017，10（12）：1676-82.
[7]Mingbin，Zheng，Caixia，et al. Single-Step Assembly of DOX/ICG Loaded Lipid–Polymer Nanoparticles for Highly Effective Chemo-photothermal Combination Therapy[J]. ACS Nano，2013.
[8]Wang J，Sun J，Hu W，et al. A Porous Au@Rh Bimetallic Core-Shell Nanostructure as an H2 O2 -Driven Oxygenerator to Alleviate Tumor Hypoxia for Simultaneous Bimodal Imaging and Enhanced Photodynamic Therapy [J]. Adv Mater，2020，32（22）：e2001862.
[9]Wang Z，Zhang F，Shao D，et al. Janus Nanobullets Combine Photodynamic Therapy and Magnetic Hyperthermia to Potentiate Synergetic Anti-Metastatic Immunotherapy [J]. Adv Sci（Weinh），2019，6（22）：1901690.
[10]Zhou Y，Peng Z，Seven E S，et al. Crossing the blood-brain barrier with nanoparticles[J]. Journal of Controlled Release，2018，270：290-303.
作者簡介：
郭惠玲（1980.10）副教授，湖北武汉，博士，副教授，致力于纳米和小分子靶向药物研究，近年来，在纳米靶向药物、磁性材料的分离和应用、分子影像等领域展开了较为系统的研究，相关成果发表SCI/EI论文7篇，北大中文核心4篇。独立开展研究以来，主持国家自然科学基金1项，湖北省自然科学基金1项，参与各类横纵向科研项目多项。
（作者单位：1 湖北工业大学 生物工程与食品学院，发酵工程教育部重点实验室，工业微生物湖北省重点实验室，国家“111”细胞调控与分子制剂中心，食品发酵工程技术湖北省研究中心）
【关键词】肿瘤;光热治疗;光动力治疗;联合治疗;诊疗一体化
【中图分类号】R730.58
1.引言
目前，癌症大多数的临床治疗手段都是化疗、放疗和手术。这三种方式存在副作用大、效率低且后期易复发和转移等缺点。因此，安全有效的新型肿瘤治疗成为当下亟需解决的问题。目前，基于肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）中高水平存在的酸性pH值、内源性H2O2、过表达酶等特异性因素开发了光热治疗（PTT）、光动力治疗（PDT）产生活性氧等特异性治疗方式。光治疗具有时间短、疗效显著、毒副作用小等优点，进而被广泛关注和研究，并且已有部分应用于临床中[1]。此外，生物膜的存在给消毒灭菌带来了严峻挑战。而利用光治疗等技术可以有效的破坏生物膜，进而消灭细菌且不会产生耐药性。因此，对光治疗的研究进展归纳是非常有必要的。
2.光治疗法概况
2.1光熱治疗
光热治疗（Photothermal Therapy，PTT）是在近红外光的照射下，利用具有生物安全性的光热剂，吸收光转化为热，通过加热光热剂周围的癌细胞，当温度升高到一定温度时，会导致周围肿瘤细胞的细胞膜破裂或蛋白质变性，从而使癌细胞死亡，达到治疗的效果。
Au纳米粒子是最有前途的PTT纳米材料之一，例如金纳米棒、金纳米壳、金纳米笼或金纳米球。Au纳米粒子除了具有等离子效应外，它们还增强了对肿瘤血管的通透性，从而提高了其在肿瘤组织中的滞留率。尽管金纳米粒子能够成功地进入肿瘤组织，但它们受到巨噬细胞的吞噬。因此，金纳米粒子表面修饰生物相容性聚合物以抑制吞噬细胞的再摄取。此外，纳米材料无法区分癌细胞和正常细胞。因此，在一些研究中，将金纳米粒子与特定的抗体靶向癌受体结合，以实现与健康组织的最小结合。
2.2光动力治疗
光动力疗法（Photodynamic therapy，简称PDT）是利用无毒性的光敏物质暴露在特定波长的光下，让该物质对特定癌细胞或疾病细胞产生毒性光毒性而达到治疗效果。光动力治疗需要三个条件：光敏剂、光源、细胞中的氧分子。光敏剂是PDT的基本条件之一，不存在毒性，在特定波长下，它可以用作治疗剂。活化的光敏剂将能量传递给氧分子，从而产生活性氧（ROS），ROS可诱导细胞凋亡或坏死，破坏细胞外基质，使得治疗剂更深入的渗透。大多数的光敏剂已被开发用于治疗癌症，其应用范围正在扩大。其中一些已经商业化并上市。然而，目前商业化的光敏剂存在一些缺点，从而限制了PDT的发展。例如，高度共轭的有机光敏剂，包括卟啉、酞菁和氯的衍生物，在生理条件下很难溶解并呈现严重的聚集倾向，从而导致不利的生物利用度和生物分布，这些药物被广泛地研究用于肿瘤细胞的治疗，通过对药物进行修饰规避一些缺点，如在水溶性溶剂中对其进行改性，制造用于生成活性氧的新材料，并与纳米颗粒结合。近年来针对癌症PDT的智能纳米医学的新方法通常利用肿瘤微环境的特征对肿瘤细胞进行杀伤，例如缺氧，酶，渗漏血管系统，以及癌细胞过度表达受体的配体等。
3.光热剂和光敏剂研究进展
3.1光热剂的选择
纳米材料，特别是贵金属纳米粒子，由于其独特的光学性质，在纳米医学和生物医学领域有着广阔的应用前景。金、银等贵金属纳米粒子具有独特的光物理现象，称为局域表面等离子体共振（LSPR），这增强了它们的光吸收。除了贵金属纳米粒子之外，山梨醇纳米探针、聚苯胺连接的纳米晶体、墨鱼墨水中提取的纳米粒子以及石墨烯纳米材料等也可以用于光热治疗。
3.2光敏剂的选择
光敏剂的存在是PDT的三个关键因素之一，是除了光和氧之外。能够吸收特定波长的光，引发光化学或光物理反应的物质。理想光敏剂的特征和条件如下[2]：
·化学纯度高。·室温下稳定性。·只有在特定波长下才有光敏效应。·易溶于人体组织。·对肿瘤组织的高选择性：光敏剂应在受影响区域缓慢移除，至少几个小时，但从健康组织中能迅速移除，从而将治疗的光毒性副作用降至最低。·廉价简单的合成和易得性。
4.肿瘤的光热光动力联合治疗
4.1研究现状
近年来，在纳米医学领域，肿瘤靶向联合治疗越来越受到人们的重视。通过不同的机制产生协同抗癌作用，降低药物毒性，抑制多药耐药性使得联合治疗比单一治疗更有效。因此，采用两种方法或多种方法综合治疗或一种方法辅助另一种方法治疗已成为癌症治疗的新趋势。光热治疗不仅能够促使癌细胞的消融，还可以诱导局部血管损伤，增加肿瘤组织的血液灌注，进而改善肿瘤内部的乏氧状态。因此，光热治疗、光动力治疗和化疗的结合可能会引起协同的抗肿瘤反应。
4.1.1 PTT的联合治疗
光热治疗由于其微创等优点，受到了越来越多的关注，金纳米材料由于其特殊的光物理现象，具有良好的光热转换效果，吸引了众多科研者对其进行研究。但是单一的光热试剂在体内的非特异性分布以及近红外光照射可能对正常组织造成损伤，限制了其进一步的应用。同时，常用的抗肿瘤药物如多比柔星（DOX）、紫杉醇（PTX）等，虽然对肿瘤有较好的杀伤作用，但对人体有严重的毒副作用。因此，关于具有靶向作用的药物载体的研究是十分重要的。 由于脂质体与细胞膜的组成相似，并且具有亲水层与疏水层，可以对不同理化性质的化疗药物进行包裹，更好地与细胞膜融合，具有良好的生物安全性，因此，脂质体被广泛应用于纳米药物载体。为了能取得显著的抗肿瘤效果又能降低全身毒性，Meng Yu等人[3]设计了一种基于金纳米棒（GNRs）和热敏脂质体（TSL）的肿瘤累积和局部触发释放纳米载体系统，以提高肿瘤内药物浓度，从而提高化疗的疗效。通过增强的渗透和滞留（EPR）效应使纳米载体在肿瘤中共沉积，在近红外（NIR）刺激下产生局部升温，进而杀伤癌细胞。
然而，为了使纳米材料有更好的细胞摄取能力，Van Du Nguyen等人[4]提出脂质体纳米复合物可以通过将叶酸（FA）分子修饰包裹金纳米棒（AuNRs）和阿霉素（DOX）的脂质体表面，靶向脂质体在协同光热化疗作用下，对癌细胞的毒性明显增强。此外，荷瘤小鼠体内实验结果表明，联合靶向脂质体可以有效地抑制肿瘤的生长。采用化疗和近红外热疗相结合的方法不仅可以治疗肿瘤，抑制肿瘤的生长，还能对肿瘤的转移进行治疗。Daisuke Matsuki等人[5]在研究中证明，在小鼠腋窝淋巴结（P-ALN）的肿瘤可以通过应用外部激光来触发与金纳米棒（GNRs）一起给药的热敏脂质体（TSLs）包裹的阿霉素（DOX）的卸载。将GNRs+DOX-TSLs注入含有癌细胞的小鼠淋巴结，用近红外激光照射激活DOX释放。激光辐照GNRs引起的温度变化触发了TSLs释放DOX。与其他组相比，联合治疗组对肿瘤生长的抑制程度更大。体内生物发光成像和组织学分析证实联合治疗后肿瘤坏死。这项研究提出了一种治疗乳腺癌转移的方法，具有良好的治疗效果，有可能发展成为一种替代手术治疗乳腺癌转移的方法。
除了金等贵金属纳米材料外，吲哚菁绿（ICG）作为一种传统的临床近红外荧光染料，由于能够高效吸收激光，也可用于光热和光动力治疗，但是 ICG 在水溶液中的不稳定性及在体内的快速清除限制了它的应用。纳米传输系统能够提高 ICG 的光稳定性、水稳定性和热稳定性，可有效避免 ICG 的分解及体内清除，同时能够调节 ICG 的体内循环和分布。Mingbin Zheng等人[6]用一步超声法制备了负载多柔比星（DOX）和吲哚菁绿（ICG）的聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、卵磷脂、聚乙二醇（PEG）纳米粒子（DINPs）。与游离ICG和DOX相比，DINPs具有良好的单分散性、荧光/尺寸稳定性和一致的光谱特性。此外，DINPs具有更高的温度响应、更快的DOX释放和更长的肿瘤保留时间。与单纯化疗或光热治疗相比，联合治疗可协同诱导DOX敏感的MCF-7和DOX耐药的MCF-7/ADR细胞凋亡和死亡，抑制MCF-7和MCF-7/ADR肿瘤生长。值得注意的是，激光照射仅一次剂量的DINPs后没有肿瘤复发。激光照射后，DINPs显著提高了ICG的稳定性，产生了比游离ICG更高的局部温度，有效地促进了细胞对DOX和ICG的摄取。光热联合化疗不仅能协同诱导DOX敏感的MCF-7或耐药的MCF-7/ADR细胞体外死亡，而且能抑制MCF-7或MCF-7/ADR肿瘤的生长，预防体内肿瘤复发。
4.1.2 PDT的联合治疗
在缺氧性肿瘤的治疗中，氧依赖性光动力疗法（PDT）是相当有限的。一种新型双金属双相Rh基核壳纳米系统[7]解决了肿瘤缺氧的问题，同时提高了PDT的疗效。这种纳米系统表现出类似过氧化氢酶的活性，以有效地催化肿瘤中内源性过氧化氢产生氧气。并且显示出良好的生物相容性，高肿瘤堆积，以及优越的荧光和光声成像特性。对于无法通过手术彻底切除的残余微小肿瘤实施光动力治疗，可有效降低癌症的复发和转移。更为重要的是，光动力治疗在杀死肿瘤细胞的同时，使腫瘤细胞释放肿瘤抗原，诱导宿主产生免疫反应。动物实验研究表明，光动力联合免疫检查点阻断治疗肿瘤可产生协同疗效。对于残余微小肿瘤的光动力治疗，需要借助术中影像进行检测，方能实施精准光照治疗。目前的研究方法通常将光敏剂包载于纳米载体中，利用纳米粒子在血液中循环时间长的特性，增加光敏剂在肿瘤中富集。利用光敏剂自身的荧光性质实现术中荧光成像引导的光动力治疗。然而，光敏剂分子需要在光动力治疗后迅速从体内清除，以减少光毒性带来的副作用。这样的设计使得光敏剂分子跟随纳米粒子在血液中的滞留时间大大延长，增加了光毒性。研究人员偶然发现免疫球蛋白G与一种叫作二氢卟吩的光敏剂分子存在天然的高亲和力，利用该分子间的亲和作用，由大分子抗体携带光敏剂进入肿瘤，增加肿瘤内富集的同时不延长光敏剂在血液中的清除速率，实现术中荧光影像指导的光动力联合免疫检查点阻断治疗的新疗法。
为了实现这个综合治疗的策略，董文飞[8]等人开发了一种Janus型磁介孔二氧化硅纳米载药系统。通过结合光动力治疗、磁热治疗和免疫检查点阻断治疗的综合治疗策略，既能消除肿瘤组织，又能抑制癌细胞转移，并为实现这种综合治疗策略提供了一种高效安全的纳米药剂。Beibei Ma1等人[9]展示了一个智能纳米平台，将3-二甲基-1-丙基吲哚碘化物（IR780）和替拉帕扎明（TPZ）分别与聚（ε-己内酯）-聚乙二醇（PEG-PCL）共沉积，形成多功能纳米粒（PEG-PCL-IR780-TPZ）。PEG-PCL不仅延长了IR780和TPZ的循环时间，而且通过增强渗透和滞留（EPR）效应促进了纳米药物的肿瘤积聚。此外，由808 nm激光照射的IR780产生活性氧（ROS）。同时，IR780作为靶向线粒体的光疗剂，使肿瘤缺氧微环境恶化，活化TPZ，完成缺氧活化化疗。最重要的是，IR780能够在协同治疗期间触发免疫原性细胞死亡（ICD）。ICD生物标志物作为一种“危险信号”加速了树突状细胞（DC）的成熟，并随后激活了毒性T淋巴细胞。联合光疗和低氧活化化疗所激发的抗肿瘤免疫反应，改变了目前肿瘤治疗的格局，显著抑制了肿瘤转移，在临床上具有广阔的应用前景。
4.2优缺点分析 光动力治疗与热疗具有毒副作用小等优点，但由于选择性差，仅能作为癌症局部治疗的手段，不能产生全身系统的抗肿瘤反应，因而这种联合治疗方法无法有效地抑制癌症的转移。免疫检查点阻断疗法是一种通过激活肿瘤特异性免疫T细胞来对抗癌症转移的临床治疗方式，但由于免疫反应激活效率的低下，使得该种疗法在转移性肿瘤的治疗中表现并不理想。近红外激光虽然可以深入肿瘤组织，但穿透深度仍然有限。
5.结论
尽管光治疗方法在人力、物力和财力上投入巨大，但肿瘤的复杂性、多样性和异质性给寻求理想的治疗方法带来了相当大的挑战，许多利用荧光、超声波、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）或正电子发射断层扫描（PET）的多功能医学成像技术已使癌症的早期诊断和肿瘤的准确定位成为可能。迫切需要开发新型的治疗平台，在多种治疗手段的协同作用下实现诊疗一体化，在协同成像指导下实现精确的肿瘤检测和治疗。
在诊疗一体化平台的构建中，除了需要提高肿瘤部位对纳米诊疗剂的特异性摄取，还需要提高纳米诊疗剂穿透各种生物屏障的能力。例如，为了使纳米诊疗剂用于脑瘤的治疗，需要克服血脑屏障，使纳米材料到达脑部肿瘤组织[10]。其次，我们还需注意纳米诊疗剂在体内重复使用的治疗效果。最后，光治疗的分子机制，包括肿瘤细胞的多种信号通路，仍然很少被研究。最近有研究发现高达97%的纳米颗粒进入实体瘤的主导机制是主动的跨内皮通路，而不是目前确定的借由内皮间间隙的被动运输，这个发现挑战了我们目前开发癌症纳米药物的理论基础，需要对纳米药物在肿瘤部位的积聚机制进行更深层次的研究。对肿瘤生物学的研究将有助于我们更好地理解耐药的内在机制，有助于设计新的纳米材料，用于精确有效的癌症治疗。
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作者簡介：
郭惠玲（1980.10）副教授，湖北武汉，博士，副教授，致力于纳米和小分子靶向药物研究，近年来，在纳米靶向药物、磁性材料的分离和应用、分子影像等领域展开了较为系统的研究，相关成果发表SCI/EI论文7篇，北大中文核心4篇。独立开展研究以来，主持国家自然科学基金1项，湖北省自然科学基金1项，参与各类横纵向科研项目多项。
（作者单位：1 湖北工业大学 生物工程与食品学院，发酵工程教育部重点实验室，工业微生物湖北省重点实验室，国家“111”细胞调控与分子制剂中心，食品发酵工程技术湖北省研究中心）