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这篇综述聚焦口腔健康领域的光诊疗技术,着重探讨聚集诱导发光分子(AIEgens)的应用。AIEgens 在牙齿美白、口腔感染性疾病及口腔癌治疗方面展现优势,有望提升光诊疗效果,为口腔疾病治疗开辟新方向。
引言
口腔疾病是影响人类健康的重要疾病,与多种全身性疾病相关。光诊疗技术,如光动力疗法(PDT)和光热疗法(PTT),在口腔疾病治疗中具有高选择性、非侵入性等优势,但也存在光敏剂和光热剂方面的局限。2001 年提出的聚集诱导发光(AIE)概念为光诊疗研究带来新方向,AIEgens 因独特性质在生物成像和诊疗领域备受关注。
口腔疾病与光诊疗
牙齿变色不仅影响美观,还易引发口腔感染,甚至可能发展为口腔癌。目前常见的牙齿美白方法存在诸多弊端,而 PDT 在牙齿美白方面具有精准靶向、副作用小的优势。
口腔微生态系统复杂,其中的致病微生物可引发多种口腔疾病。抗菌光动力疗法(aPDT)在治疗口腔感染性疾病方面效果显著,且对耐药菌株有效。此外,PTT 也在口腔感染性疾病治疗中得到应用,二者联合使用可提高治疗效果。
口腔癌是全球常见癌症,发病率和死亡率呈上升趋势。传统治疗方法对患者生活质量影响较大,PDT 和 PTT 作为新兴治疗手段,在口腔癌治疗中展现出一定潜力,为患者提供了更多选择。
基于 AIEgens 的光诊疗
PDT 与 AIE-PSs
PDT 通过光、光敏剂(PSs)和底物的相互作用发挥治疗作用,主要有依赖氧气的光氧化和不依赖氧气的光敏化两种机制,常见的 I 型和 II 型机制属于前者。传统 PSs 存在聚集淬灭(ACQ)现象,影响 ROS 生成效率。AIE-PSs 通过设计特殊分子结构,限制分子内运动,提高光敏性和 ROS 生成能力。研究还发现,调整 AIE-PSs 结构可降低单重态和三重态激发态之间的能量差(ΔEST),增强系间窜越(ISC)效率,提高1O?生成量,在缺氧环境下也能发挥优势。
PTT 与 AIE PTAs
PTT 利用激发态能量非辐射衰减产生的热量进行治疗,可精确控制光吸收和局部加热,激活免疫系统。AIE PTAs 通过合理结构设计,具备强荧光发射、高光热转换效率(PCE)和良好生物相容性等特性。一系列新型 AIE PTAs 的开发,如具有 D-A-D 结构的分子,展现出优异的近红外二区(NIR-II)吸收性能和稳定性,为肿瘤诊疗提供了有力工具。
AIE 在牙齿美白中的应用
AIE-PSs 的聚集行为使其在牙齿美白应用中具有优势,将其封装到纳米颗粒(NPs)中可增强水溶性和生物相容性。例如,负载 AIE-PS NPs 的透明质酸(HA)凝胶在牙齿美白时,既能产生足够 ROS 实现美白效果,又能减少对牙髓和牙龈组织的伤害。而且,一些 AIE-PSs 不仅能美白牙齿,还能治疗龋齿,具有多种临床应用潜力。与传统使用高浓度 H2O2的牙齿美白方法相比,AIEgens 能更精准地调整 ROS 生成水平,有望在保证疗效的同时提高安全性。
AIE 在口腔感染性疾病中的应用
龋齿
PDT 在龋齿治疗中逐渐受到重视,AIE-PSs 相较于传统 PSs 具有诸多优势,如光稳定性好、光敏效率高、ROS 生成率高,还具备成像和抗菌特性。
抑制生物膜形成对预防龋齿至关重要。变形链球菌(S. mutans)是导致龋齿的主要病原菌,其产生的胞外聚合物(EPS)有助于生物膜形成。AIE-PS DTTPB 能有效抑制S. mutans,破坏生物膜,还具有牙齿美白功效,且对牙齿表面损伤小。此外,pH 激活的纳米液滴 PFC/TPA@FNDs 可在口腔生物膜酸性环境中质子化,增强渗透和粘附能力,高效清除生物膜,在龋齿治疗和预防方面前景良好。
对纳米材料进行修饰可提升 AIE-PSs 性能。例如,AuAg NCs@nanogel 通过多种策略提高1O?生成效率,对S. mutans具有显著抗菌活性。不过,目前体外生物膜模型存在局限性,未来研究应更多采用体内模型,以更好地模拟口腔微生物环境,评估治疗效果和潜在副作用。
牙髓病
根管系统(RCS)的消毒和微生物清除对牙髓治疗至关重要,粪肠球菌(E. faecalis)是继发性牙髓感染的常见病原菌,且对多种抗生素耐药。AIE-PS DPA-SCP 在根管消毒中表现出色,其抗菌生物膜效果与 1% NaOCl 相当,且腐蚀性和细胞毒性更低,ROS 生成能力更强。
AIEgens 与传统根管消毒剂联合使用效果显著。例如,PIDT-TBT NPs 在 808 nm 激光照射下,能同时产生 ROS 和热量,对多种菌株具有杀菌作用,与低浓度 NaOCl 溶液联合使用,可有效清除根管生物膜,为根管治疗提供了新方案。
口腔念珠菌病
口腔念珠菌病治疗面临复发和耐药问题,传统抗真菌药物存在局限性。aPDT 是一种有效的替代方法,AIE-PS TBTCP-QY 对真菌膜具有高靶向性,能有效穿透生物膜,破坏白色念珠菌(C. albicans)的细胞壁和膜,还能抑制其相关基因表达,防止生物膜形成。与主流消毒剂相比,TBTCP-QY 光疗具有更强的抗真菌活性、组织修复能力和更低的炎症反应,在口腔念珠菌病临床治疗中潜力巨大。
AIE 在口腔癌中的应用
口腔鳞状细胞癌(OSCC)是最常见的口腔癌类型,复发和转移率高。光诊疗在治疗口腔癌时面临提高肿瘤靶向性、增强 ROS 生成性能、提升 PCE 和克服临床应用挑战等问题,AIEgens 的发展为解决这些问题提供了可能。
AIEgens 在 PDT 治疗口腔癌中的应用
新一代 AIE-PSs 克服了传统 PSs 的局限性,在口腔癌治疗中疗效显著。例如,通过优化 D-A′-π-A 型 AIE-PSs 结构,调整 ΔEST值、532 nm 吸光度和 ICT,可提高1O?生成效率。AIEPS5-PEG2000 经修饰后得到的 AIEPS5-NPs-NB,能特异性靶向牙龈癌,在体内外实验中均表现出良好的治疗效果。此外,AIE-PS Th-M 可靶向线粒体,诱导舌鳞状细胞癌(TSCC)细胞发生焦亡,抑制肿瘤生长,且具有生物安全性。
AIEgens 在 PTT 治疗口腔癌中的应用
AIEgens 在 PTT 治疗口腔癌中也发挥着重要作用。例如,MBPN-T-BTD 分子结合 AIE 和 TICT 特性,制备的 BTB NPs 具有 NIR-II 成像能力,可实现精准成像和靶向治疗,减少对正常组织的损伤。PTT 还可与其他疗法联合使用,如 NMB@NPs 结合 PTT 和靶向药物治疗,能有效抑制肿瘤生长,延长小鼠生存期;TSD NPs 结合光疗和 αPD-L1 免疫检查点阻断(ICB)免疫疗法,可激活免疫系统,改善肿瘤微环境,为口腔癌治疗提供了新策略。
结论与展望
光诊疗在口腔疾病治疗中具有重要地位,AIEgens 凭借独特性质在该领域取得了显著进展,为口腔疾病治疗带来新希望。然而,AIEgens 在实际应用中仍面临一些挑战。例如,用于治疗深部口腔组织病变的 AIEgens 有限,未来可开发 NIR-AIEgens,尤其是 NIR-II 窗口的分子,提高其在深部组织的穿透性和治疗效果;同时,要进一步优化 AIEgens 结构,增强其摩尔吸收系数、NIR-II 波长吸收、PCE 和 ROS 生成能力。
此外,AIEgens 还需解决毒性、靶向性和生物利用度等问题。纳米医学的发展为解决这些问题提供了方向,通过合理设计纳米颗粒(NP)药物递送系统,可提高 AIEgens 的组织特异性和递送效率,降低毒性和副作用。在治疗口腔癌时,利用纳米颗粒的增强渗透和滞留效应,可使 AIEgen NPs 特异性积聚在肿瘤组织,减少对正常组织的损伤。
平衡治疗效果也是关键。在基于 AIE-PSs 的 PDT 中,要实现 ROS 平衡,避免对患者造成不适;在 PTT 中,要控制热量产生,减少对正常组织的损害。未来需开发分布均匀、治疗效果平衡且可控性强的 AIEgens,提高光诊疗的安全性和有效性。随着对 PSs、PTAs、光源、导光系统和临床应用的深入研究,有望推动 AIEgens 的进一步发展,提高光诊疗在口腔疾病治疗中的效果,为患者带来更好的治疗体验和预后。