Adv Sci:深圳大学殷金昌等团队开发智能纳米探针,实现多模成像引导的光热-光动力协同治疗,并激活抗肿瘤免疫
2026年4月16日，深圳大学殷金昌、广东省科学院高博韬、中山大学邵元智共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为“Dumbbell-Structured Plasmonic-Enhanced Optical Nanoprobes Boosting Photo-Magnetic-Acoustic Multimodal Imaging-Guided Photodynamic-Photothermal Synergistic Treatment and Immunogenic Death in Nasopharyngeal Carcinoma”的研究论文。本研究构建了一种高性能光学纳米探针：以哑铃型介孔二氧化硅包覆金纳米棒为基底，内部负载稀土掺杂氧化钆纳米晶与光敏剂吲哚菁绿，并修饰靶向肽进行功能化改性。该纳米探针兼具增强型近红外光致发光性能，同时可实现高效光热转换、光动力效应、光声信号增强以及磁共振成像造影增强。理论模拟结果表明，金纳米棒的局域表面等离子体共振效应可显著提升纳米探针的光学性能；同时金属原子能够有效调控激发态能级，增强吲哚菁绿的系间窜越效率。体外实验证实，该探针生物相容性良好、具备肿瘤靶向能力；在808nm激光照射下，可通过产生活性氧、诱导局部高温实现光热-光动力协同抗肿瘤治疗，并从物理机制与生物学层面解析了协同治疗内在机理。该纳米探针可实现近红外光-磁-声-热多模态一体化成像；在激光辐照下，对荷瘤小鼠模型实现高效光热-光动力协同治疗，有效抑制肿瘤增殖，并通过诱导免疫原性细胞死亡降低肿瘤复发风险。本研究为新型高性能光学纳米探针的设计提供新思路，同时揭示了该探针在鼻咽癌精准诊断与协同治疗领域的应用潜力。
鼻咽癌（NPC）是一种恶性肿瘤，起源于鼻咽部的黏膜上皮。然而，传统治疗方法仍面临NPC特异性的严重临床挑战。这些未被满足的临床需求迫切需要高效、低毒性、靶向且微创的NPC治疗策略。近红外光具有组织穿透深度大、光损伤小的优势，基于此构建的近红外光诊疗一体化技术融合光学成像与光治疗，已成为极具潜力的鼻咽癌微创诊疗手段。经主动靶向富集于鼻咽癌病灶的探针，在近红外光照射下可将光子能量高效转化为局部高温与活性氧（ROS），从而启动光热治疗（PTT）与光动力治疗（PDT）效应杀伤肿瘤细胞，同时对周围正常组织损伤极小。开发可兼顾分子成像与光热 - 光动力联合治疗的鼻咽癌靶向多模态探针，能够丰富现有治疗体系、显著提升治疗效果，具备广阔临床转化潜力。但目前已报道的绝大多数近红外诊疗纳米探针仍存在两大关键瓶颈。因此亟需构建光学性能增强的鼻咽癌靶向纳米探针，并系统解析性能增强、光热- 光动力协同治疗的物理与生物学机制，这是实现安全高效鼻咽癌光诊疗一体化的必要前提。基于金基纳米结构设计等离子体纳米探针已成为生物光子学领域研究热点。金纳米棒独特的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，可在纳米颗粒周围产生强局域电场增强，有效提升周边荧光团与光敏剂的光转换效率，为同步增强多模态成像性能与光治疗效果提供了物理基础。同时，通过优化等离子体纳米探针的组分与结构，可将多种功能模块集成于单一纳米颗粒，实现光热与光动力治疗协同增效，从而在低激光剂量下显著提升抗肿瘤效果。已有研究通过结构调控实现了金纳米棒LSPR 效应调控，并获得增强的光学及光声性能。但此类研究大多仅聚焦单模态光学性能调控，极少有研究能在单一鼻咽癌靶向纳米探针中，同时实现近红外二区光致发光、光热转换、活性氧生成、光声信号增强。更重要的是，局域电场介导光学增强的物理机制、光热- 光动力协同杀伤肿瘤的生物学机制，极少被从物理与生物双层面系统阐释，这也是本研究的核心创新点。用于多模态成像及肿瘤光诊疗一体化的哑铃型纳米探针的制备及其性能增强机理示意图（摘自Advanced Science ）
本研究合理设计并制备了哑铃结构、鼻咽癌靶向多功能等离子体复合纳米探针，实现局域电场增强型多模态成像，以及高效鼻咽癌光热 - 光动力协同治疗。体外细胞实验证实该探针生物相容性良好、具备鼻咽癌靶向摄取能力，且光热 - 光动力协同抗肿瘤细胞毒性显著。本研究结合数学建模与蛋白质组学分析，系统探究了光热 - 光动力协同杀伤肿瘤的分子机制，从物理、生物学双维度完整解析了二者协同作用规律。进一步鼻咽癌异种移植小鼠模型实验证实，该探针可实现精准靶向的近红外光 - 声 - 磁 - 热多模态一体化成像，并取得显著抗肿瘤疗效，可完全消融肿瘤；同时通过诱导免疫原性细胞死亡（ICD）抑制肿瘤复发与转移。本研究不仅为鼻咽癌提供了一种高性能诊疗一体化纳米探针，还为等离子体增强型多模态光诊疗平台的设计提供新思路，对生物光子学肿瘤治疗的临床转化具有重要指导意义。https://doi.org/10.1002/advs.75357
