Adv.Func.Mater.：顯著提高有機半導體聚合物納米粒子光熱和光聲效果的新思路—分子工程調控

癌症是威脅人類健康的幾種重大惡性疾病之一，常規的治療方法如化療、放療和外科手術治療等都有各自的局限，這些局限性包括非特異性的藥物分布以及到達腫瘤部位的藥物濃度較低，成本高，副作用大，創傷大，易轉移等。作為新興技術的基於納米材料的癌症治療方法有望解決上述問題，該方法具有檢測腫瘤位置、監測治療效果，並選擇性地殺死腫瘤細胞的優點，因此，近年來開發具有診療一體功能的納米材料成為國內外學者研究的熱點。

具有光熱/光聲雙重功能的診療一體的納米材料用於非侵入性的癌症治療，與傳統的癌症治療方法相比，具有穿透組織深度大，空間解析度高，副作用小的優點。當前研究最多的光熱/光聲雙重功能的診療一體的納米材料大多是無機材料，諸如碳納米材料（如石墨烯和碳納米管），金屬納米材料（如金和鈀納米粒子），過渡金屬硫化物（如MoS2、WS2納米粒子）。其缺點是難生物降解，可能存在生物長期安全性問題。有機小分子材料雖然有良好的生物相容性但是它們的光熱轉換效率低，光穩定性差，進而限制了其應用。有機半導體聚合物納米粒子由於具有可調的吸收範圍，高的吸收係數，優良的耐光性，良好的生物相容性等優點使其成為一類非常有前途的光熱/光聲雙重功能診療試劑。然而，該類材料的光熱/光聲轉換機制目前還不清楚，其構效關係有待研究。最近，中國科學院大學材料科學與光電技術學院的黃輝教授課題組在這方面做了有益的嘗試，通過的分子工程調控顯著提高了有機半導體聚合物納米粒子的光熱和光聲效果，並初步探索了其在光聲成像和光熱治療的診療一體應用前景。

研究人員設計合成了兩個具有相同的供體單元和不同的受體單元的D-A結構的共軛聚合物（PTIGSVS和PIIGSVS）。研究結果表明，通過簡單的用噻吩異靛藍（TIG）取代異靛藍(IIG)，相比於共軛聚合物PIIGSVS，PTIGSVS具有更好的平面性、更強的D-A強度；因此，其吸收光譜發生明顯紅移（最大吸收波長由715nm紅移到786 nm）,吸光係數明顯增強；同時，發光能力明顯減弱，表明非輻射衰減途徑明顯增強。因此，PTIGSVS的光熱轉換效率（74%）明顯強於PIIGSVS(11%)。

因此，研究人員探索了該類聚合物納米材料在光聲成像和光熱治療方面的初步應用。研究結果表明PTIGSVS納米粒子具有良好的光熱穩定性、生物相容性和葯代動力學。細胞與小鼠實驗表明相比於PIIGSVS而言，PTIGSVS納米粒子具有更加優異的光聲成像質量和光熱治療效果，在腫瘤治療上具有良好的應用前景。體內/體外光熱療效和光聲成像能力。該研究不僅報道了性能優異的光聲/光熱診療一體的納米材料，同時為深入理解聚合物納米材料的分子結構與光熱性能關係提供了新的思路。相關論文發表在Advanced Functional Material（DOI:10.1002/adfm.201800135）上。

國科大材料學院博士生董濤為第一作者，該工作與中科院高能物理研究所陳俊副研究員和北京化工大學徐福建教授開展了合作，並且得到了國家自然科學基金委、北京市自然科學基金、中科院百人計劃項目和中科院前沿局重點研發計劃以及先導培育項目的資助。

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