光熱治療（PTT）作為一種新型腫瘤治療方式顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但在常規(guī)的PTT中，很難測(cè)量腫瘤部位的準(zhǔn)確溫度。PTT溫度過(guò)低不能殺死腫瘤細(xì)胞，而過(guò)高的溫度又可能燙傷周?chē)恼＝M織。因此，在PTT過(guò)程中，原位監(jiān)測(cè)溫度以確定PTT治療的最佳溫度，同時(shí)修復(fù)PTT治療時(shí)可能產(chǎn)生的對(duì)周邊正常組織燙傷是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。發(fā)展精準(zhǔn)測(cè)量病灶部位溫度，同時(shí)兼具光熱治療腫瘤和組織修復(fù)的多功能生物活性材料具有重要的意義。 

近日，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所常江研究員和吳成鐵研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在原位光熱治療、熒光監(jiān)測(cè)光熱治療溫度并修復(fù)燙傷組織的光熱測(cè)溫生物活性材料研究方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了一種既能產(chǎn)生光熱效應(yīng)以殺死腫瘤，又能通過(guò)熒光監(jiān)測(cè)腫瘤原位溫度，同時(shí)還能修復(fù)過(guò)高光熱對(duì)腫瘤周邊正常組織燙傷的多功能新型生物活性玻璃材料。該研究成果以“Multi-functional Bioactive Nd-Ca-Si Glasses for Fluorescent Thermometry, Photothermal Therapy and Burn Tissue Repair”為題發(fā)表在Science Advances雜志(Sci. Adv. 2020; 6：eabb1311 )上，并申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利一項(xiàng)，該論文第一作者為上海硅酸鹽所在讀博士生馬玲玲，導(dǎo)師和通訊作者為常江研究員。 

該團(tuán)隊(duì)采用無(wú)容器氣懸浮技術(shù)，將稀土元素Nd引入具有生物活性的鈣硅基（Ca-Si）材料中，制備出一種新型的多功能Nd-Ca-Si基生物活性玻璃。這種生物玻璃既具有近紅外光光熱性能，又具有良好的熒光特性，而且熒光強(qiáng)度與材料溫度呈線(xiàn)性關(guān)系，因此可以在光熱治療過(guò)程中通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度準(zhǔn)確測(cè)定光熱時(shí)腫瘤部位材料的溫度。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將多功能Nd-Ca-Si生物活性玻璃海藻酸復(fù)合，制備成多功能可注射水凝膠，可以方便的原位注射到動(dòng)物腫瘤部位。同時(shí)研究了該生物玻璃復(fù)合水凝膠在不同溫度下PTT對(duì)腫瘤的殺傷作用以及不同溫度對(duì)正常組織的燙傷程度，以此確定了最佳PTT溫度，即既能有效消除腫瘤，又能避免/減輕周邊正常組織燙傷的光熱治療溫度。此外，通過(guò)對(duì)PTT腫瘤殺傷效果和周邊組織燙傷關(guān)系的研究還發(fā)現(xiàn)，在治療過(guò)程中很難完全避免對(duì)周邊正常組織的燙傷，而生物玻璃復(fù)合水凝膠釋放的活性組分具有促進(jìn)組織再生的生物活性，能夠顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移及成血管基因表達(dá)。體內(nèi)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，該類(lèi)生物玻璃復(fù)合水凝膠還可以有效修復(fù)PTT過(guò)程中產(chǎn)生的周邊組織燙傷，同時(shí)在體內(nèi)降解過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生組織及主要器官中材料降解產(chǎn)物的富集，沒(méi)有潛在的毒性風(fēng)險(xiǎn)。這種多功能生物玻璃不僅可以用于腫瘤光熱治療溫度監(jiān)測(cè)和組織修復(fù)，還有可能作為溫度監(jiān)測(cè)材料用于植入式熱療醫(yī)療器械的潛在應(yīng)用。 

相關(guān)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委等基金支持。 　  

原文鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.abb1311 

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

復(fù)合水凝膠的光熱/熒光性能。（A）復(fù)合水凝膠光學(xué)圖片。（B）復(fù)合水凝膠光熱曲線(xiàn)。（C）復(fù)合水凝膠熒光強(qiáng)度（1062 nm）與溫度的線(xiàn)性關(guān)系。（D）室溫下復(fù)合水凝膠在不同厚度的小鼠皮下的熒光光譜（1062 nm）。（E）穿過(guò)不同厚度小鼠皮的熒光強(qiáng)度與溫度的線(xiàn)性關(guān)系。（F）不同小鼠皮厚度與小鼠皮上下的溫度差的線(xiàn)性關(guān)系。（G）室溫下不同動(dòng)物皮膚組織在相同厚度（1.64 mm）的熒光光譜（1062 nm）。（H）穿過(guò)相同厚度不同動(dòng)物皮膚的熒光強(qiáng)度與溫度的線(xiàn)性關(guān)系。