从火花到火焰：基于ROS和Light-Cascade技术的可激活近红外-II吸收增强（AIE）探针，用于精准肿瘤成像与自增强光疗

《Advanced Science》：From Spark to Flame: ROS- and Light-Cascade Activatable NIR-II AIE Probe for Precise Tumor Imaging and Self-Amplifying Phototherapy

本研究设计了一种基于二氢吲哚骨架的近红外二区AIE theranostic探针TT-DHIn，具有ROS和近红外光双重激活能力，实现肿瘤精准光诊疗。实验表明，TT-DHIn在肿瘤微环境中可自补充ROS并循环激活，显著提高光热疗法效果，且生物安全性良好。

　　在肿瘤治疗领域，精准医疗已成为研究的热点和方向。其中，光激活的诊疗探针因其非侵入性、优异的时空可控性以及高信噪比等特性，受到广泛关注。然而，传统探针往往存在一些限制，例如光响应能力不足、激发与发射波长较短、在无光条件下无法发挥治疗作用，这些因素在一定程度上制约了其在深部肿瘤诊断和治疗中的应用。为解决这些问题，本研究设计了一种基于二氢吲哚（Dihydroindole, DHIn）骨架的第二近红外（NIR-II）聚集诱导发光（AIE）诊疗探针TT-DHIn，该探针具有双反应活性，即在肿瘤微环境中的活性氧（ROS）作用下可转化为TT-In，并具备NIR-II荧光发射和光动力/光热治疗（PDT/PTT）功能，从而成为一种可光激活的“引导雷达”，在深部肿瘤治疗中展现出优异的信号背景比。

在肿瘤微环境中，ROS的浓度显著高于正常组织，这为ROS激活型荧光探针的开发提供了基础。这类探针能够在肿瘤部位产生光增强的荧光信号，从而实现精准的肿瘤定位。然而，目前许多ROS激活型NIR-II探针在肿瘤中仍存在部分未激活的问题，主要由于肿瘤内部ROS的异质性和时空变化较大。因此，本研究提出了一种基于ROS和NIR光的级联激活策略，即在光照条件下，探针能够自我补充ROS，从而实现探针的进一步激活，增强其光治疗效果。这种策略不仅提高了探针的响应效率，还能够有效解决现有探针在肿瘤治疗中因光激活不足而导致的治疗效果受限问题。

本研究设计的TT-DHIn探针具有独特的分子结构，其基于二氢吲哚骨架，通过氧化脱氢反应机制，能够在肿瘤微环境中的ROS作用下转化为具有NIR-II荧光特性的TT-In。TT-In在光照条件下不仅能够产生显著的NIR-II荧光信号，还能通过光化学反应生成大量ROS，从而实现对肿瘤细胞的光动力和光热治疗。此外，TT-In还表现出优异的光热转换性能，能够在660 nm激光照射下实现高效的光热效应，为肿瘤治疗提供了新的可能性。与传统的近红外一区（NIR-I）探针相比，TT-In在NIR-II波段具有更高的穿透深度和更低的组织吸收，这使得其在深部组织成像和治疗中具有显著优势。

为了验证TT-DHIn的光激活性能，研究人员在体外和体内环境中进行了系统的评估。在体外实验中，TT-DHIn与甲基蓝（MB）共同作用时，能够在660 nm激光照射下迅速转化为TT-In，并表现出显著的荧光增强和ROS生成能力。这种转化过程不仅提高了探针的光响应效率，还增强了其对肿瘤细胞的杀伤效果。在体内实验中，研究人员使用裸鼠模型，观察到TT-DHIn在肿瘤部位能够产生强烈的NIR-II荧光信号，并且在光照条件下，其荧光强度进一步增强，表明其具有良好的肿瘤定位和光激活能力。同时，光热成像结果显示，TT-In在激光照射下能够显著提升肿瘤部位的温度，达到有效的热疗效果。

在细胞实验中，TT-DHIn和TT-In均表现出良好的细胞毒性，能够有效杀伤MDA-MB-231癌细胞，而对正常细胞MCF-10A的影响较小，说明其具有较高的生物安全性。通过流式细胞术分析，发现TT-DHIn联合激光照射能够显著诱导癌细胞凋亡，其凋亡率显著高于对照组和单独照射组。此外，通过TUNEL染色和组织病理学分析，研究人员进一步验证了TT-DHIn在体内对肿瘤的高效治疗效果，其能够显著抑制肿瘤生长，并诱导肿瘤细胞凋亡。

本研究的创新点在于提出了一种双激活的级联策略，将肿瘤生物标志物（ROS）响应性与光激活机制相结合，为实现精准的光疗提供了新的思路。这种策略不仅提高了探针的光响应效率，还增强了其在深部肿瘤治疗中的应用潜力。此外，TT-DHIn在光照条件下能够自我补充ROS，从而实现对肿瘤微环境的持续激活，进一步提升其治疗效果。通过体外和体内的实验验证，研究人员发现TT-DHIn在光照条件下能够显著增强其光动力和光热治疗效果，且具有良好的生物相容性和低毒性，这为其在临床转化中的应用奠定了基础。

综上所述，本研究开发的TT-DHIn探针在肿瘤诊疗领域展现出广阔的应用前景。它不仅能够通过ROS激活实现精准的肿瘤定位，还能在光照条件下进一步激活，产生强烈的光动力和光热效应，从而实现高效的肿瘤治疗。这种双激活的级联策略为精准光疗提供了一种新的工具，有助于推动光疗技术在临床中的应用。此外，TT-DHIn的高生物安全性和优异的光热性能，也使其在肿瘤治疗中具有更高的可行性。未来，随着相关技术的进一步发展，这类探针有望成为肿瘤诊疗领域的重要组成部分，为实现更加精准和高效的肿瘤治疗提供新的解决方案。