上转换纳米材料与多模态成像和癌症治疗

2023-09-25 13:32

如今，癌症对公众健康构成了严重威胁。为了有效地诊断和治疗癌症，开发具有治疗和诊断功能的载体具有重要意义。光疗，包括光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)，因其疗效高、不良反应低而成为一种很有前途的癌症治疗方法。

通过多种机制，PTT和PDT联合将为癌症治疗提供一种高效的途径。而在这种系统中增加成像功能不仅可以实时检测肿瘤的轮廓与边缘，还可以观察纳米粒子的动态分布。上转换纳米技术在PDT应用中引起了广泛关注，因为它可以将近红外(NIR)光子转化为能量更高的可见光。众所周知，与波长较短的光相比，近红外(650-1100 nm)光子对生物组织具有更高的透明度。上转换纳米颗粒(UCNPs)在近红外照射下发出上转换光，随后荧光共振能量转移到携带的光敏剂上，将氧转化为活性氧(ROS)，杀死癌细胞。

然而，NIR激发的上转换纳米结构产生的活性氧(ROS)受到微弱上转换光的限制，不能有效地激活PDT试剂。在各种用于将近红外光子转换为可见光的UCNPs中，Yb³⁺敏化纳米颗粒最常用于980 nm光介导的PDT。然而，由于Yb³⁺离子中²F_7/2和²F_5/2能级之间的量子化电子跃迁，这些粒子在980 nm处有窄而弱的吸收带。更严重的是，980 nm光子通常会引起生物体的强吸水性，从而产生过热效应，从而对正常细胞和组织造成严重伤害，进一步限制了穿透深度。

哈尔滨工程大学杨飘萍团队研制了一种具有chlorin e6 (Ce6)功能化二氧化硅层的IR-808染料敏化上转化纳米颗粒(UCNP)，用于PDT剂。两种增强效应(染料敏化和核壳增强)协同增强上转换效率，从而在低808 nm光激发下实现超亮可见发射。明显放大的红光随后触发光敏剂(Ce6)产生大量ROS，用于有效的PDT。在二氧化硅被赋予正极表面后，这些PDT纳米粒子可以很容易地接枝到二硫化钼纳米片上，形成MoS2-UCNPs@Ce6@SiO2 (MUCS) 。