日前，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员降雨强研究组与北京大学基础医学院教授沙印林课题组合作，设计合成了一种新型纳米发光材料，基于该类金纳米簇的双光子动力疗法具有空间选择性高，安全、高效，不需要避光期等优点，在肿瘤治疗尤其是脑胶质瘤、实体瘤治疗方面具有很好的临床转化前景。相关研究成果已申请发明专利2项，近日在线发表在国际纳米科技期刊《美国化学学会纳米》（acs nano）上。
降雨强和沙印林团队通过长期合作，发展出一系列具有优异双光子光学性质的纳米材料，并探索其在双光子光动力治疗中的应用价值。此次他们设计合成了一种以二氢硫辛酸为配体的金纳米簇，在光照下具有很强的产生自由基的特性，对肿瘤细胞和组织具有非常好的杀伤作用，是一种性能优异的光动力治疗的光敏剂，其疗效远优于临床在用的艾拉光敏剂。
“光动力治疗体系是人类对付肿瘤的新武器，就像哪吒对付妖怪一样。”降雨强介绍，“其中，光敏剂性能是决定肿瘤光动力治疗效果的关键。但目前临床使用的光敏剂采用可见光激发，组织穿透深度小，难以用于实体瘤和深部肿瘤的治疗；而且患者治疗后需要数周的避光期，给生活带来极大不便。”
此次科研人员合成的这种材料具有优异的双光子性质，其双光子吸收截面高，可采用近红外激光激发，有效增加照射深度，可用于实体瘤的治疗。更重要的是，该材料具有良好的生物相容性，治疗过程不需要避光，使得临床可操控性大大提高。
研究团队对基于纳米团簇光动力学治疗的机理做了系统的研究，发现该类材料产生的自由基主要是超氧阴离子，光动力学机理属于i型机制，区别于传统的基于单线态氧的ii型机制。此外，科研人员还在细胞、亚细胞和活体小动物水平上，系统研究了金纳米簇生物相容性、细胞内吞途径、细胞内分布规律及代谢动力学，以及光动力治疗效果与生物作用机理等。动物肿瘤模型实验结果表明，在800纳米飞秒激光照射下，该类金纳米簇可高效杀伤肿瘤，并且无系统毒副作用。
据了解，肿瘤光动力疗法是利用靶向肿瘤的光敏剂，在激光照射下，生成大量活性氧自由基，以摧毁肿瘤组织。与放化疗等肿瘤常规治疗方法相比，光动力疗法具有空间选择性高、不易产生耐药性、系统毒副作用低等特点，近年来被广泛用于食道癌、膀胱癌、皮肤癌等多种癌症的治疗。近年来，采用长波激发的新一代双光子光动力治疗发展迅速。然而，目前缺乏与之配套的双光子光敏剂，极大限制了临床应用。
doi:10.1021/acsnano.9b05169