综述：荧光水凝胶在癌症诊断和治疗中的转化应用

这篇综述系统阐述了荧光水凝胶（Fluorescent Hydrogels）在肿瘤诊疗中的前沿进展，重点探讨了其通过整合荧光剂实现实时追踪（real-time tracking）、增强成像（enhanced imaging）及药物控释（controlled release）的机制，涵盖荧光标记策略、肿瘤微环境（TME）模拟、光热/光动力疗法（PTT/PDT）等创新应用，为癌症精准医疗提供了多模态解决方案。

　　

荧光水凝胶的制备策略

荧光水凝胶的构建主要依赖两种策略：原位聚合（in situ incorporation）将荧光单体或引发剂嵌入聚合物骨架，以及直接掺入（direct incorporation）通过物理混合或化学键合将荧光材料（如碳点CDs、罗丹明）整合至水凝胶网络。其中，共价键合方式（如罗丹明标记的明胶甲基丙烯酰GelMa）具有更高的光稳定性，而非共价方式（如聚多巴胺PDA纳米颗粒与聚乙烯醇PVA复合）则操作简便但易发生染料渗漏。

肿瘤治疗应用

智能药物递送：pH响应性水凝胶（如海藻酸钠SA/氧化葡聚糖）在酸性肿瘤微环境中释放化疗药物5-FU，并通过Cy5荧光实时监测降解过程。锰二氧化物（MnO₂）纳米片嵌入的SA水凝胶可缓解肿瘤缺氧，增强阿霉素（DOX）疗效。

光疗协同：四苯基乙烯（TPE）修饰的聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）水凝胶在近红外（NIR）照射下实现光热-化疗联合治疗，而碳点（CDs）负载的免疫诱导水凝胶（iCD@Gel）通过释放CpG寡核苷酸激活抗肿瘤免疫。

诊断与监测技术

ATP响应的DNA-聚丙烯酰胺（PAM）杂化水凝胶（AHB gel）通过荧光恢复机制可视化肿瘤边界。FRET（荧光共振能量转移）技术被用于构建基质金属蛋白酶（MMP）活性传感器，如PEG-乙烯砜（VS）水凝胶可动态量化MCF-7细胞中MMP活性。

生物标志物检测：银纳米簇（AgNCs）功能化的DNA水凝胶通过荧光猝灭检测前列腺特异性抗原（PSA），而分子印迹（MIP）纤维素水凝胶结合碲化镉量子点（CdTe QDs）可高灵敏度识别胰腺癌标志物CA19-9。

3D肿瘤模型构建

天然高分子水凝胶（如明胶、透明质酸）模拟细胞外基质（ECM），集成pH敏感碳点的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）微凝胶可实时监测肝癌细胞代谢酸度。可逆响应的铕（Eu(III)）复合物修饰纳米纤维素水凝胶（CDEAC）能动态追踪肿瘤球体生长与释放。

挑战与前景

尽管荧光水凝胶在术中导航（如ICG标记支架）和基因编辑（CRISPR/Cas9递送）中展现出潜力，但光漂白（photobleaching）、穿透深度不足及制造复杂性仍是临床转化瓶颈。未来需优化材料的光稳定性（如AIEgens聚集诱导发光体）并建立标准化生产流程（GMP）。

该技术通过融合荧光成像与治疗功能，为肿瘤精准诊疗提供了"可视化"工具，其发展将深刻影响癌症治疗范式。