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巨噬细胞在肿瘤微环境（TME）中极化状态影响肿瘤进程与免疫治疗效果。这篇综述聚焦纳米探针在成像巨噬细胞极化方面的进展，涵盖荧光、化学发光等多种探针，探讨其优势、挑战及未来方向，为肿瘤免疫研究与精准治疗提供参考。
### 巨噬细胞极化与肿瘤免疫治疗的关联
巨噬细胞作为人体免疫系统的重要组成部分，在免疫监视、炎症反应以及组织内环境稳定等过程中发挥着关键作用。其具有独特的表型可塑性，能在局部微环境信号的刺激下，极化为 M1（促炎、抗肿瘤）和 M2（抗炎、促肿瘤）两种不同表型 。在肿瘤组织里，肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的极化状态对肿瘤微环境影响深远，左右着肿瘤的发展、免疫逃逸以及转移等进程。
免疫疗法是极具前景的癌症治疗手段，依靠激活人体自身免疫系统对抗肿瘤，并预防肿瘤复发。肿瘤微环境中免疫细胞的浸润和激活是肿瘤发展和治疗效果的关键决定因素。巨噬细胞作为塑造肿瘤微环境的核心免疫细胞，其从 M1 到 M2 状态的动态转变对肿瘤行为和患者预后意义重大。因此，实时、原位监测巨噬细胞极化状态，对于开发更有效的免疫治疗策略至关重要。
传统检测方法的局限与纳米探针的优势
传统用于检测巨噬细胞极化状态的方法，像组织学分析和流式细胞术，存在明显不足。它们无法实时、无创地获取肿瘤内巨噬细胞的极化信息，而且还可能带来组织损伤、出血以及癌细胞扩散等风险。
纳米探针的出现为这一难题提供了新的解决思路。纳米探针能够利用肿瘤组织的增强渗透和滞留效应，实现向肿瘤部位的靶向递送。到达肿瘤后，可被巨噬细胞摄取，从而对其极化状态进行特异性监测 。纳米探针具备可调节的尺寸、独特的表面特性以及光学性质，这些特性赋予了它高灵敏度、低检测限和强抗背景干扰能力，使其在体内成像应用中表现出色，为研究肿瘤进展和治疗反应提供关键信息。
不同类型纳米探针的研究进展
- 荧光和化学发光探针
- 荧光探针：荧光探针灵敏度高、空间分辨率强，理论上能检测到单分子水平的事件。然而，在复杂生物体系中，组织自发荧光和低信噪比（SBR）问题严重制约了其性能发挥。
- 化学发光（CL）探针：化学发光成像无需光学激发，有效降低了背景噪音，提高了信噪比和成像清晰度 。Huang 等人基于金刚烷基 - 1,2 - 二氧杂环丁烷框架开发了一系列近红外（NIR）化学发光分子，其中 DPDO 量子产率高达 2.7% einstein/mol，半衰期约 7.7 h。在此基础上构建的 DPDGN 探针，在一氧化氮（NO）和 γ - 谷氨酰转移酶存在时被激活，725 nm 处化学发光信号增强 26.6 倍，可用于追踪肿瘤微环境中巨噬细胞的极化，其信号与肿瘤相关巨噬细胞向 M1 表型极化程度密切相关，具备作为无创、实时监测抗肿瘤免疫反应生物标志物的潜力。
- 针对 M2 巨噬细胞的纳米探针：M2 巨噬细胞与肿瘤进展和免疫抑制相关，对其监测颇具挑战。Yuan 等人研发出 NO 响应纳米探针（NRP@M - PHCQ），该探针利用两亲性嵌段共聚物包裹 NO 响应近红外 II 探针（NRPs），并引入甘露糖和羟氯喹（HCQ）。甘露糖可实现对 M2 巨噬细胞的靶向递送，HCQ 能促进 M2 巨噬细胞向 M1 表型转化，同时增强 NO 分泌，激活探针发出 900 - 1200 nm 的近红外光，用于监测巨噬细胞动态。体内实验显示，NRP@M - PHCQ 能灵敏追踪早期肿瘤转移，且诱导的巨噬细胞极化可抑制肿瘤生长、消除肺转移瘤，在监测和抑制早期肿瘤转移方面展现出巨大潜力。
- 余晖发光纳米探针：余晖发光是分子在光刺激后释放储存能量的过程，无需持续激发，在肿瘤微环境复杂背景下成像优势明显，能提高灵敏度和清晰度 。但余晖材料存在随时间衰减、反应活性有限和结构惰性等问题，影响其功能优化和体内应用。Liu 等人开发出基于余晖共振能量转移策略的 NO 响应余晖纳米探针（RAN1），被 M1 巨噬细胞产生的 NO 激活后，在 600 nm 处余晖强度降低，830 nm 处升高，实现高信噪比成像。基于此构建的通用比率型余晖纳米探针平台（RAN），可检测多种分析物，提高了体内成像可靠性，能实时动态评估肿瘤免疫治疗效果，但部分探针的可靠性还需实验验证，多源响应余晖成像探针的设计及效果也有待进一步探索。
- 靶向巨噬细胞特异性标记的纳米探针：巨噬细胞特异性标记 CD206（巨噬细胞甘露糖受体）主要在 M2 巨噬细胞上表达。Zhang 等人制备了 IRDye700 标记的抗 CD206 单克隆抗体（IRD–αCD206）探针，利用近红外荧光成像可无创追踪肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤中的浸润情况。研究发现，索拉非尼治疗能诱导 M2 巨噬细胞极化，可通过该探针可视化观察。此外，该探针还具备光动力治疗功能，光照后能抑制肿瘤生长和肺转移，但存在荧光团易光漂白和光降解的问题，影响长期实时检测效果。
- 磁共振成像纳米探针：磁共振成像（MRI）凭借出色的软组织对比度和解剖细节显示能力，在开发响应性造影剂用于体内分子靶点评估方面潜力巨大。Liu 等人研发了基于超小顺磁性氧化铁纳米颗粒（USPIO）修饰的 NO 响应磁共振成像纳米探针（USPIO@OMG），其与 NO 反应后电荷反转并形成聚集结构，特异性靶向 M2 巨噬细胞。通过 T1 和 T2 弛豫变化可检测巨噬细胞表型变化，该探针还可评估免疫治疗和放疗效果，为现有治疗提供免疫相关指导。
纳米探针在巨噬细胞极化成像领域面临的挑战与未来展望
当前，利用不同成像技术检测肿瘤内巨噬细胞类型已取得显著进展，但仍面临诸多挑战 。不同成像策略各有利弊，开发多模态、高灵敏度且集诊断治疗于一体的探针至关重要，有助于更好地适配多种检测仪器，实现同步诊断与治疗。提高信噪比、增强靶背景对比度、精准识别巨噬细胞亚型，可显著提升巨噬细胞成像的准确性和可靠性。优化纳米探针的生物相容性、降低毒性，是其安全应用于临床的必要条件，目前长期生物毒性测试的缺失亟待解决。简化纳米探针合成过程、建立测试标准，有利于实现工业化规模生产，降低成本，提高产品一致性和重现性，减少对环境的潜在危害。
在癌症治疗中，巨噬细胞极化检测技术意义重大。它有助于优化免疫细胞治疗方案，精准靶向癌细胞免疫微环境，制定个性化免疫治疗策略，提高癌细胞治疗的选择性，减少对正常细胞的损伤，同时为监测癌症免疫治疗进程提供有效手段。随着各类纳米探针进入临床试验阶段，将纳米探针平台与肿瘤治疗策略紧密结合，有望进一步提高疾病治疗效率，加速其临床转化应用，为癌症患者带来更多希望。
