港中大(深圳)唐本忠院士团队 ACS Nano:可注射NIR-II水凝胶实现荧光成像引导的肥胖局部精准治疗

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近日，香港中文大学（深圳）理工学院唐本忠院士团队联合研究者报道了一种可注射、温敏原位成胶的 NIR-II 成像引导光热水凝胶平台，用于脂肪组织的可视化、局部温和光热重塑。研究者基于吡嗪结构设计构建了给体–受体–给体（D–A–D）骨架的有机分子 PPT-TPA8，该分子兼具较强近红外吸收、NIR-II（1000–1700 nm）窗口发射以及聚集诱导发光（AIE）特性，并表现出良好的光热稳定性。在此基础上，研究团队将其封装为纳米颗粒并引入温敏三嵌段共聚物 PLGA–PEG–PLGA（PPP） 基体，形成复合水凝胶（PTA8@PPP）。该体系在室温下呈流动态，便于微创注射；进入体内后可在生理温度下快速原位凝胶化，形成局部“储库”，以提高在脂肪组织内的滞留并减少扩散，从而支持更稳定的局部光热作用。同时，材料的 NIR-II 荧光成像能力可用于非侵入追踪水凝胶分布与降解过程，为治疗过程监测提供依据。

2026年5月18日，该工作以“Injectable NIR-II Photothermal Hydrogels for Image-Guided Adipose Remodeling and Antiobesity Therapy” 为题发表在《ACS Nano》上(DOI: 10.1021/acsnano.6c06473)。文章的第一作者是香港中文大学（深圳）博士生王誉澄及香港科技大学博士生史靖泓。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、科技部重点研发计划、广东省高等学校聚集体科学基础研究卓越中心、深圳市科创局以及香港创新科技署的支持。

研究在细胞、离体组织及高脂饮食诱导肥胖小鼠模型中对该平台进行了验证。结果显示，在 808 nm 激光低功率密度照射下，复合水凝胶能够产生可控的局部温和升温效应，诱导脂肪细胞凋亡并促进白色脂肪向米色/棕色样表型转化（如 UCP1 等标志物上调），从而实现脂肪组织重塑。在体内研究中，该局部治疗策略可在不改变摄食的情况下抑制肥胖进展，并改善葡萄糖耐量与血脂相关指标；主要脏器组织学评估未见明显结构性异常。此外，成像结果与组织学观察提示该水凝胶在体内可逐步降解，并在约 30 天内完成吸收降解。

图一、可注射温敏水凝胶在体内原位成胶，NIR-II 成像定位后进行 808 nm 低功率照射，实现脂肪组织温和光热重塑

图二：PPT-TPA8、APT-TPA8和PTQ-TPA8纳米颗粒的光物理性能表征。(a) 纳米颗粒制备示意图。(b–d) 纳米颗粒在水溶液中的动态光散射（DLS）粒径分布曲线，插图为TEM图像（比例尺：100 nm）。(e,f) 纳米颗粒在水中的UV–vis–NIR吸收光谱及荧光发射光谱（0.1 mg mL^–1）。(g) 纳米颗粒在750–1200 nm范围内的相对荧光量子产率（QYs），插图为808 nm激光激发下纳米颗粒分散液的荧光照片。(h) PTQ-TPA8、APT-TPA8及PPT-TPA8纳米颗粒在808 nm激光照射（0.8 W cm^–2）下的红外热成像图（浓度：1 mg mL^–1）。(i–k) 纳米颗粒在808 nm激光照射（0.8 W cm^–2）下的光热转换效率（PCE）计算， PPT-TPA8 NPs 具有最强的光热转换性能。 (l) PPT-TPA8与商用材料ICG在连续五次加热–冷却循环过程中的光热稳定性比较。

图三：PTA8 NPs介导的光热治疗对脂肪细胞的作用研究。（a）实验流程示意图。（b）不同浓度PTA8 NPs处理后细胞的存活率。（c，d）TUNEL 染色检测及定量分析 （标尺：25 μm）。（e,f）UCP1 免疫荧光染色检测脂肪细胞褐变及定量分析（标尺：25 μm）。（g,h）Oil Red O染色观察脂滴形态及脂滴直径统计（标尺：100 μm）。

图四：可注射NIR-II 光响应水凝胶的构建与体外肥胖治疗验证。（a）PTA8@PPP 水凝胶皮下注射与 NIR 激光诱导局部光热治疗示意图，及离体皮下白色脂肪（sWAT）模型中红外热成像的实验流程。(b) 不同处理组（仅 NIR 照射、PTA8@PPP + NIR 照射）在皮肤层及皮下脂肪层的红外热成像对比，证实水凝胶介导的局部光热效应可穿透皮肤并在脂肪层精准产热。(c) PLGA-PEG-PLGA（PPP）水凝胶、PPT-TPA8 纳米颗粒（NPs）及 PTA8@PPP 复合水凝胶的吸收光谱。(d) PTA8@PPP 水凝胶的温敏相变：室温下为可注射液态，37℃生理温度下快速转变为固态凝胶。(e) 不同脂肪层厚度（4/6/8 mm）下，PTA8@PPP 在 0.8 Wcm^-2 NIR 激光照射下的温度变化曲线。(f) 不同激光功率密度（0.4/0.6/0.8 W cm^-2）下，PTA8@PPP 在 4 mm 脂肪层厚度下的温度变化曲线。(g) 不同脂肪层厚度及激光功率密度条件下，照射结束时的局部升温统计结果。(h) PTA8@PPP 水凝胶的光热稳定性测试：连续 5 次 NIR 激光开 - 关循环下的温度变化曲线，显示其优异的抗光漂白性能。(i) H&E 染色切片显示，仅 PTA8@PPP + NIR 处理组的脂肪细胞出现明显皱缩、破裂，证实温和光热对脂肪细胞的靶向损伤效应（标尺：100 μm）。

图五：PTA8@PPP 水凝胶介导 NIR 光热治疗在高脂饮食诱导肥胖（HFD）小鼠模型中的体内抗肥胖疗效评估。(a) 体内实验时间线：HFD 诱导肥胖模型建立、两次皮下注射 PTA8@PPP 水凝胶及 NIR 激光照射治疗方案，直至第 14 天解剖取材。(b) 不同处理组（PTA8 NPs + NIR、PTA8@PPP + NIR、PPP + NIR）小鼠在 NIR 激光照射过程中的实时红外热成像图（照射时间 0–5 min）。(c) 各组小鼠在 NIR 照射过程中的温度变化曲线（0–300 s），PTA8@PPP + NIR 组展现出快速且显著的局部升温效应。(d) 连续 3 天治疗过程中各组小鼠照射区域的峰值温度统计，证实 PTA8@PPP 可稳定介导可控温和光热效应。(e) 治疗开始（Day 0）与结束（Day 14）时各组小鼠的代表性外观照片，标注腰围测量数据，直观展示体型变化。(f) 治疗期间各组小鼠的体重相对增长率变化曲线，PTA8@PPP + NIR 组体重增长显著被抑制。(g) 各组小鼠的腰围相对变化曲线，PTA8@PPP + NIR 组腰围缩小效果最显著。(h) 治疗结束后各组小鼠皮下白色脂肪（sWAT）与内脏白色脂肪（eWAT）的代表性解剖照片。(i) 治疗期间各组小鼠的每日食物摄入量变化曲线，各组间无显著差异，排除饮食因素干扰。(j) 葡萄糖耐量试验（GTT）结果，显示 PTA8@PPP + NIR 组小鼠血糖耐受性显著改善。(k, l) 治疗结束后各组小鼠的皮下脂肪（iWAT）与内脏脂肪（eWAT）重量统计，PTA8@PPP + NIR 组脂肪重量显著降低。(m, n) 各组小鼠血清总胆固醇（TC）与甘油三酯（TG）水平检测结果，PTA8@PPP + NIR 组血脂指标显著优化。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.6c06473

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