综述：金纳米颗粒介导的光热疗法：拓展癌症治疗与诊疗一体化的前沿

这篇综述系统阐述了金纳米颗粒（AuNPs）介导的光热疗法（PTT）在癌症治疗中的最新进展，重点探讨了AuNPs的设计原理、合成策略、表面修饰及其与化疗、放疗和免疫治疗的协同作用。文章深入分析了AuNPs的局域表面等离子体共振（LSPR）效应和光热转换机制，并展望了其在诊疗一体化（theranostics）中的应用潜力与临床转化挑战。

　　

金纳米颗粒介导的光热疗法：癌症治疗的纳米技术革命

2.1 金纳米颗粒作为光热剂

金纳米颗粒（AuNPs）因其独特的局域表面等离子体共振（LSPR）效应成为理想的光热剂（PTA）。当特定波长的光照射AuNPs时，其表面自由电子发生集体振荡，将光能高效转化为热能。这种光学现象与颗粒的尺寸、形状和周围介质密切相关——例如金纳米棒（AuNRs）的纵向等离子体吸收峰可通过调节长径比精确调控到近红外（NIR）区域，而金纳米壳（AuNSs）的光学特性则取决于其核壳比例。

值得注意的是，各向异性的金纳米结构如纳米星（AuNSts）和纳米笼（AuNCs）展现出更强的光热转换效率。特别是金纳米星的多尖刺结构产生的"热点效应"，使其光热转换效率显著高于球形AuNPs。通过精确调控这些物理化学参数，研究人员能够设计出针对不同肿瘤深度和治疗需求的定制化光热剂。

1. 金纳米颗粒的合成

   AuNPs的合成方法经历了从传统化学法到绿色合成的演变。经典的Turkevich法使用柠檬酸钠还原氯金酸（HAuCl₄）制备球形AuNPs，而Brust法则通过硫醇配体获得更稳定的纳米颗粒。对于各向异性结构，种子介导生长法通过表面活性剂（如CTAB）的模板作用可精确调控金纳米棒的长径比。

近年来，基于植物提取物或微生物的绿色合成方法因其环境友好特性备受关注。例如，利用迷迭香酸还原HAuCl₄合成的AuNPs不仅避免了有毒试剂的使用，还赋予颗粒额外的生物活性。然而，植物提取物的批次差异仍是规模化生产的主要挑战。

3.1 AuNPs的表面修饰

表面修饰是优化AuNPs性能的关键策略。通过金-硫（Au-S）键合作用，可轻松实现聚乙二醇（PEG）化改善血液循环时间，或连接靶向配体（如透明质酸、叶酸）增强肿瘤特异性。pH响应型修饰更能在肿瘤微环境中触发颗粒聚集，实现LSPR红移和光热增强的双重效果。

4.1 AuNPs介导PTT联合化疗

光热疗法与化疗的协同效应主要体现在三个方面：热疗可增强细胞膜通透性促进药物摄取；抑制DNA修复酶活性增强化疗药物效果；局部升温触发温敏载药系统的可控释放。例如，负载阿霉素（DOX）的金纳米笼在808 nm激光照射下，可实现药物释放与热疗的时空同步，对乳腺癌模型的抑瘤率达80%以上。

4.2 AuNPs介导PTT联合放疗

AuNPs本身的高原子序数（Z=79）使其成为优良的放射增敏剂。PTT产生的热效应不仅能直接杀伤肿瘤细胞，还能改善肿瘤缺氧微环境，增强放疗敏感性。临床前研究显示，金纳米棒联合X射线照射可使宫颈癌细胞的辐射剂量降低50%仍达到相同杀伤效果。

4.3 AuNPs介导PTT联合免疫治疗

PTT诱导的免疫原性细胞死亡（ICD）可释放肿瘤相关抗原，与免疫检查点抑制剂（如抗PD-1抗体）联用可激活系统性抗肿瘤免疫。最新研究将CRISPR/Cas9基因编辑系统与AuNPs结合，实现了PD-L1基因敲除与局部热疗的协同，在小鼠模型中成功抑制远端转移瘤生长。

4.5 诊疗一体化应用

AuNPs的多模态成像能力使其成为理想的诊疗一体化平台。例如，自组装金纳米团簇在肿瘤微环境中可同时实现CT成像引导的肿瘤定位和NIR-II区光热治疗。而金纳米星（AuNSts）则因其强表面增强拉曼散射（SERS）信号和双光子发光特性，成为术中实时成像导航治疗的理想选择。

1. 临床应用现状

   AuroShell?作为首个进入临床阶段的金纳米光热剂，在前列腺癌的I/II期试验中展现出良好安全性。患者静脉注射后，通过光纤引导的NIR激光可实现精确的肿瘤消融，且未发现显著毒性反应。这为其他金纳米制剂的临床转化提供了重要参考。

2. 当前与未来挑战

   尽管前景广阔，AuNPs的临床转化仍面临三大瓶颈：长期滞留器官的潜在毒性、深层肿瘤的光穿透限制以及规模化生产的质量控制问题。新兴的AI辅助设计策略正通过机器学习预测最优纳米结构，而可降解金纳米簇的开发则为安全性问题提供了创新解决方案。随着3D打印植入式支架和内生光源等技术的突破，AuNPs介导的PTT有望突破当前治疗深度限制，真正实现精准肿瘤治疗的愿景。