近红外光激发金纳米笼：表面等离子体介导的体外光动力治疗新探.docxVIP

近红外光激发金纳米笼：表面等离子体介导的体外光动力治疗新探

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代医学的不断探索中，寻找高效、低副作用的治疗方法一直是核心目标。光动力治疗（PDT）作为一种新兴的治疗手段，近年来受到了越来越广泛的关注。PDT通过在病变部位经过特定刺激后，发生活性氧（ROS）的产生，从而达到杀死病变细胞或治疗病变的目的。这种治疗方式具有独特的优势，它能够实现对病变部位的精准治疗，对周围正常组织的损伤较小，因此在多种疾病的治疗中展现出了巨大的潜力。目前，PDT已在癌症治疗领域崭露头角，例如在口腔癌、肝癌等多种癌症的治疗中都有应用，为癌症患者带来了新的希望。同时，它在细菌感染治疗方面也发挥了重要作用，通过产生的活性氧有效杀灭细菌，促进感染部位的愈合；在创伤愈合领域，能够加速伤口的修复过程，减少疤痕的形成；在面部疾病治疗中，对于一些皮肤炎症等问题也有显著的疗效。

金纳米笼作为一种新型的纳米材料，在光动力治疗中具有独特的优势。它可以在近红外光的作用下产生等离子体共振现象。这种表面等离子体共振现象能够有效地聚焦和增强光子的局部场强度，进而达到增强PDT治疗效果的目的。近红外光具有良好的组织穿透性，能够穿透皮肤组织，且与组织的吸收和散射较小，这使得近红外光成为PDT的理想光源。基于此，近红外光诱导的金纳米笼成为了参与PDT治疗的一种优势选择。在实际应用中，金纳米笼的表面还可以被功能化，例如与抗体结合，实现对特定病变细胞的靶向识别和治疗；与小分子药物结合，实现药物的搭载和精准释放，提高治疗效果和精准度。因此，研究近红外光诱导的金纳米笼产生活性氧用于光动力治疗，对于推动医学治疗领域的发展具有重要的现实意义。

1.2研究目的和创新点

本研究旨在深入探究近红外光诱导金纳米笼产生活性氧的具体机制，明确近红外光激发金纳米笼表面等离子体共振后，能量是如何传递给周围的氧分子，使其激发成活性氧分子的过程，包括单线态氧、超氧根离子和氢氧自由基等的产生路径和影响因素。通过实验和理论分析，全面评估近红外光诱导金纳米笼产生活性氧在体外光动力治疗中的效果，研究活性氧分子对不同类型病变细胞的杀伤作用，以及对细胞生物膜和DNA等生物大分子的破坏机制。

本研究的创新点主要体现在以下几个方面。在机制研究方面，以往对金纳米笼产生活性氧的机制研究虽有涉及，但不够深入全面，本研究将运用先进的光谱分析技术和微观成像技术，从分子和原子层面深入剖析其内在机制，有望为光动力治疗机制研究提供新的视角和理论依据。在应用拓展上，将探索金纳米笼与多种靶向分子结合的可能性，进一步拓展其在光动力治疗中的应用范围，实现对更多复杂疾病的精准治疗。此外，还将研究金纳米笼在不同微环境下的光动力治疗效果，为临床治疗方案的优化提供更丰富的数据支持。

二、光动力治疗与金纳米笼概述

2.1光动力治疗的基本原理与发展历程

光动力治疗是一种基于光化学反应的治疗方法，其基本原理涉及光敏剂、光和氧三个关键要素。光敏剂是一类特殊的化合物，它能够选择性地聚集在病变组织中。当特定波长的光照射到含有光敏剂的病变部位时，光敏剂吸收光子的能量，从基态跃迁到激发态。处于激发态的光敏剂极不稳定，会迅速通过物理或化学过程释放能量回到基态。在这个过程中，光敏剂会与周围的氧分子发生相互作用，将能量传递给氧分子，使其激发成为具有高活性的单线态氧（^1O_2）、超氧根离子（O_2^-）和氢氧自由基（\cdotOH）等活性氧物种。这些活性氧具有极强的氧化能力，能够与细胞内的生物大分子，如蛋白质、脂质和DNA等发生氧化反应，破坏它们的结构和功能，导致细胞损伤和死亡，从而达到治疗病变的目的。例如，在肿瘤治疗中，活性氧可以破坏肿瘤细胞的细胞膜，使细胞内容物泄漏；还可以损伤肿瘤细胞的DNA，阻碍其复制和转录，最终诱导肿瘤细胞凋亡。

光动力治疗的发展历程源远流长。早在古代，人们就观察到某些植物在光照下会产生特殊的治疗效果。古埃及人通过口服含光敏剂的植物后照光来治疗白癜风，这可以看作是光动力治疗的早期雏形。然而，光动力治疗的科学探索始于二十世纪初。1900年，Raab发现丫啶橙染色使草履虫发生光敏致死现象，这一发现开启了光动力作用研究的大门。1913年，Meyer-Betz给自己注射血卟啉后，发生了强烈的光过敏反应，这是人类首次观察到血卟啉导致人体皮肤的光敏现象。1942年，Auler和Figge发现血卟啉能优先在肿瘤组织中富集，且在光照下可损伤肿瘤组织，这一发现为光动力治疗在肿瘤领域的应用奠定了基础。

在二十世纪50年代，光动力反应用于肿瘤的早期诊断，即肿瘤荧光定位诊断，标志着光动力治疗开始进入临床实用阶段。同期，血卟啉衍生物（HPD）的研制开发是光敏剂研究的关键进展，对光动力治疗的发展和