光动力/光热疗法(PDT/PTT)联合治疗法由于其潜在的协同效应和相同的治疗程序而成为一种有前途的癌症治疗方式。然而，当需要单独的照明源时，较长的治疗时间和复杂的治疗操作阻碍了它的临床应用。葡萄牙波尔图大学 Amir Soleimany、Bruno Sarmento 教授、伊朗德黑兰大学Sepideh Khoee 教授等介绍了一种新的纳米复合物的开发，包括作为光热剂的硫醇化壳聚糖包覆的金纳米星(AuNS-TCS)和作为双光子光敏剂(TP-PS)的核黄素共轭的N，S-掺杂的石墨烯量子点(Rf-N，S-GQD)。当应用低功率、单脉冲激光照射时，纳米复合物表现出光动力/光热疗法(PDT/PTT)联合治疗，并且AuNS的局域表面等离子体共振与Rf-N，S-GQD的TP吸收波长共振。TCS涂层显著增强了AuNSs的胶体稳定性，同时提供了合适的基底来静电锚定带负电荷的Rf-N，S-gqd。等离子体增强的单线态氧(1O2)产生效应导致细胞外和细胞内的1O2产生增加。值得注意的是，与针对2D单层细胞和3D多细胞肿瘤球体的单独策略相比，组合的TP-PDT/PTT显示出显著改善的光治疗结果。总的来说，这项研究揭示了一种基于等离子体金属/QD混合物的成功的单激光触发的协同组合TP-PDT/PTT，具有在临床环境中进行未来研究的潜力。
包括光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)的光疗，与包括手术、化疗和放疗在内的传统治疗策略相比，由于其非侵入性、时空选择性和可控性，已成为一种有前途的治疗方式。在PDT过程中，光激发光治疗剂，也称为光敏剂(PSs)，可以将能量转移到周围的分子氧中，主要产生单线态氧(1O2)，通过氧化应激导致不可逆的肿瘤消融。因此，光动力疗法的有效性在很大程度上取决于肿瘤中氧气的可用性。相比之下，PTT是一种基于光热转换的不依赖于氧气的治疗策略，其中光热剂(PTA)将吸收的光转化为热，直接引起肿瘤消融。尽管取得了重大进展，但通过PDT或PTT对实体肿瘤进行完全治疗仍具有挑战性，这是由于一些限制因素，分别包括缺氧和热休克蛋白(HSP)。有趣的是，PDT/PTT联合治疗具有相互提高效率和协同治疗结果的潜力，可以减轻每个个体策略的固有限制。在PTT过程中，在肿瘤中产生的局部热量可以通过增加细胞膜渗透性来改善治疗剂的细胞内积聚，并且通过加速照射区域中的血流来缓解肿瘤缺氧环境，从而导致增强的PDT。光动力疗法产生的活性氧(ROS)也会抵消光动力疗法中的HSP保护作用。然而，为了避免用两种不同的激光分别激活PDT和PTT的复杂和冗长的处理过程，设计和开发单一的激光可激活的PTA/PS混合物是非常理想的。
双光子介导的(TP-) PDT在将PSs的激发波长扩展到生物窗口方面显示出很大的前景，它克服了UV-vis光有限的穿透深度。TP激发(TPE)是一种非线性光学现象，涉及同时吸收两个较低能量的光子，与通常的单光子激发(OPE)相反。尽管TP-PDT具有优于单光子-PDT的优点，但是传统PSs的低双光子吸收截面(TPAC)阻碍了TP-PDT的临床应用。为了绕过PSs的低TPAC，当它们处于上转换纳米粒子(UCNP)的适当距离(< 10 nm)内时，建议通过荧光(FL)共振能量转移进行间接激发。UCNPs吸收长波长光并发射具有较高能量的光来激发邻近的PSs。由于需要脉冲激光来触发TP-PDT，为了将TP-PDT和PTT结合在基于PTA/PS混合物的单一激光可激活平台中，需要脉冲激光可激发PTA，其具有与PS的TP吸收波长匹配的最大吸收。然而，尽管在开发TP-PSs方面已经取得了显著的成就，但是关于双重TP-PDT/PTT联合治疗的研究还很少。等离子体纳米材料，特别是金纳米粒子，由于其良好的生物相容性、可调节的局域表面等离子体共振(LSRP)和高光热性能，已经显示出有希望的光治疗潜力，特别是在PTT和生物成像中。有趣的是，当PSs的吸收与等离子体金属的LSRP共振时，由于PSs的光吸收的改善，PSs和等离子体金属的整合可以导致增强的PDT。此外，等离子体金属表面上增强的局部电磁场会导致非线性光学性质显著增强，例如邻位物种的TP吸收截面和TPE-FL。特别是，金纳米星(AuNSs)由于其高TPAC和卓越的光热转换效率，在低功率脉冲激光照射下表现出作为PTA和TP发光造影剂的潜力。此外，与众所周知的金基PTA相比，在脉冲激光照射下会发生形状变形的金纳米棒，开发基于PTA/PS混合物的低功率单脉冲激光触发的TP-PDT/PTT提供了可能性。
（图片与内容均来自于 ACS Appl. Mater. Interfaces )
文章信息：Exploring Low-Power Single-Pulsed Laser-Triggered Two-Photon Photodynamic/Photothermal Combination Therapy Using a Gold Nanostar/Graphene Quantum Dot Nanohybrid
Amir Soleimany, Sepideh Khoee,* Sofia Dias, and Bruno Sarmento*
Citas: ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 20811−20821
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