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撰稿 | Nil & Christina ( 美国德州大学，博士生)
说明 | 本文由论文作者（课题组）投稿
光动力是一种有潜力的癌症治疗方法，是光与光敏剂作用产生的活性氧来杀死癌细胞或病毒。光与光敏剂本身都是没有毒性的， 但它们的结合就会有致命的杀伤力。光动力由于副作用低易于控制等优点而受到青睐。但是传统的光动力也有致命的缺点：
一是由于光的穿透能力差只能用于皮肤等浅部癌症的治疗；
二是光敏剂在高浓度时由于聚集淬灭了发光和降低了活性氧的产生能力从而降低了治疗的效果。
图源：Light新媒体
这些缺点有可能被新的科学发现所克服， 比如聚集诱导发光体（AIEgens） 是一种新型材料（见图1），它具有与传统光敏剂相反而有趣现象——高浓度的聚集会抑制传统光敏剂的发光和活性氧 (ROS) 的产生。
图1：代表性聚合发光体的扫描电镜成像 (a-c) TPEPy-I 粉体样品, (d-f) TPEPy-PF6 粉体样品, (g-i) TPEPy-I里加了90%的水, and (j-l) TPEPy-PF6 里加了90%的水。
然而，对于聚集诱导发光体（AIEgens），高浓度的聚集不仅没有淬灭而且会增强发光和 ROS 的产生， 这就有可能克服传统光动力的一个难题，再者还为发光成像与光动力治疗的结合提供了方便。
在人体组织中，光穿透的深度是有限的，对于位于器官或肌肉深处的癌症，传统光动力效果较差，因为我们无法将光传送到肿瘤部位。微波激发的光动力是德州大学陈伟合作团队首先研发的癌症和感染病的治疗方法。
该研究成果以Aggregation-induced emission luminogens for highly effective microwave dynamic therapy 为题发表在Bioactive Materials。
微波比光有更深的穿透能力，微波与聚集诱导发光体的巧妙结合无疑是一个创新，有望治疗传统光动力无法触及的癌症，为探索光动力和聚集诱导发光体的潜力打开了一扇新的大门。
这是第一个有关基于聚集诱导发光体AIEgens 微波诱导光动力癌症治疗的工作。其研究结果不仅为解决传统光动力的穿透问题提供了新的思路，还为光动力的实际应用打下了很好的基础。这一方法还可以与微波消融结合减少微波的剂量或辐照时间从而减少微波辐射而引起的副作用。
光动力癌症治疗也依赖于氧含量，而肿瘤往往是缺氧的。因此，在缺氧环境下，光动力的功效显着降低。热消融的肿瘤治疗方法有可能为这个问题解决提供一种可行的方法，让光动力在缺氧环境下也可以有效杀死癌细胞。
因为在热消融过程中，组织通过微波技术加热，导致血管扩张，从而增加血流量。由于血液中的血红蛋白含有氧气，热量会增加氧气量，从而提高治疗效果。热消融被认为是联合癌症治疗中最有效的治疗方法之一，因为它可以提高肿瘤对光动力、化学疗法、免疫疗法或放射疗法的敏感性。
微波诱导光动力就具有热消融和光动力的双重功能，因此有它的独特性，它可以单独使用，也可以与其他癌症治疗方法（如手术、化学疗法、免疫疗法或放射疗法）结合使用。与传统的光动力疗法（PDT）相比具有许多优势，例如操作简单、更快的消融时间和可忽略的副作用，最突出的是微波的穿透性好，可以用于深部癌症的治疗。
经过研究，陈伟和汪凌云团队的研究人员发现，用微波和聚集诱导发光体（AIEgens）作用可以非常有效产生活性氧从而有效杀死癌细胞 (图2,3 4)。
图2：左边为活性氧ROS形成示意图，右边为AIEgen介导的微波诱导光动力治疗癌症示意图。
图3：使用 DCFH-DA 染色染料检测细胞内活性氧ROS 的研究。绿色荧光强度的增强表明 ROS 在细胞里的产生增加。
图4：实验证明纳米聚集发光体和微波的结合对癌细胞有强大的杀伤力。
研究发现即使在低浓度的纳米聚集体和低功率的微波下，这些纳米聚集体对于产生 ROS和杀死癌细胞也非常有效，这将降低对正常细胞的毒性。MTT细胞毒性结果表明，平均所需的浓度IC-50值非常低，分别为2.73和3.22 μM。活/死细胞活力测定的结果表明纳米聚集体和微波的结合对癌细胞有很大的杀伤力。
所有实验结果都证明了基于聚集诱导发光体的微波光动力治疗具有很好的应用前景，在目前报道的微波光动力中，聚集诱导发光体的效果是最好的，细胞实验的结果表明它所需的样品浓度最低，材料本身的细胞毒性也最低。合作团队下一步计划就是进行动物实验以获取更多的数据来开发这一新兴技术。
Nil Kanatha Pandey, Wei Xiong, Lingyun Wang, Wei Chen, Brian Bui, Jian Yang, Eric Amador, Mingli Chen, Christina Xing, Aseem Atul Athavale, Yaowu Hao, Wirya Feizi, Lloyd Lumata, Aggregation-induced emission luminogens for highly effective microwave dynamic therapy, Bioactive Materials, 2021, ISSN 2452-199X.
通讯作者是华南理工大学汪凌云教授和美国德克萨斯大学陈伟教授。
论文地址:
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.05.031
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