综述:基于纳米材料的光热疗法用于炎症性疾病:干预策略、协同效应和未来挑战

《International Journal of Nanomedicine》:Nanomaterial-Based Photothermal Therapy for Inflammatory Diseases: Intervention Strategies, Synergistic Effects, and Future Challenges

【字体: 时间:2026年07月19日 来源:International Journal of Nanomedicine 8.7

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  作为一种基本的宿主防御机制,从急性炎症到慢性炎症的转变是许多重大疾病的基础。传统的抗炎干预措施常常受到生物利用度不足、不稳定性和不良副作用的阻碍。基于纳米材料的高温光热疗法(PTT)通过精确消融活化的炎症细胞、诱导凋亡、清除细菌以及在病变部位进行可控药物释放来

  
作为一种基本的宿主防御机制,从急性炎症到慢性炎症的转变是许多重大疾病的基础。传统的抗炎干预措施常常受到生物利用度不足、不稳定性和不良副作用的阻碍。基于纳米材料的高温光热疗法(PTT)通过精确消融活化的炎症细胞、诱导凋亡、清除细菌以及在病变部位进行可控药物释放来抑制炎症级联反应。同时,温和PTT通过免疫调节发挥抗炎作用,包括调节M1/M2巨噬细胞极化和上调热休克蛋白(HSPs)。这两种PTT模式在抗炎应用中具有互补性,为炎症性疾病的精准治疗提供了更具适应性的策略。本综述系统总结了通过光热纳米材料增强PTT介导的抗炎治疗的策略,特别关注旨在实现协同效应的新兴范式。研究人员首先对当前用于抗炎应用的无机和有机光热纳米材料的研究进行了分类评估。在此基础上,研究人员深入分析了面向疾病的基于PTT的抗炎疗法(例如,针对血管、关节和牙周炎症),重点关注工程设计,特别是靶向递送和多模式协同策略,如何实现在特定病理模型中的精准治疗。最后,研究人员批判性地分析了该领域的关键挑战,包括光动力疗法(PDT)副作用、激光参数标准化、光穿透深度不足、清除机制、生物安全性和临床转化。还提供了前瞻性见解,以指导下一代用于抗炎治疗的智能高效光热纳米平台的开发。
**引言**
炎症是由外部化学或物理刺激以及内部生物信号触发的一种复杂但必要的防御反应。在急性期,程序化的级联反应引导众多免疫细胞迁移至损伤部位,这一过程由多种炎症介质、趋化因子和急性期蛋白协调。这种精确调控的反应消除了有害刺激并激活愈合过程,从而促进组织稳态的恢复。然而,持续暴露于炎症触发因素或失调的免疫反应可推动急性炎症向慢性炎症转变。随后的组织损伤和纤维化改变是多种慢性疾病的基础,包括关节炎、动脉粥样硬化(AS)、炎症性肠病(IBD)和各种自身免疫性疾病。传统的抗炎药物治疗常因靶向性不足、生物相容性欠佳、多重耐药性和全身性蓄积而受限。这些不足导致治疗效果降低和显著的脱靶效应,最终降低患者生活质量并恶化临床结局。

纳米材料科学的进步催生了一系列先进的炎症抑制策略,这些策略以其增强的疗效和安全性而著称。值得注意的是,非侵入性光疗法,如光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT),已在多种疾病中广泛研究用于调节炎症进展。作为一种微创技术,PTT通过光敏剂或纳米颗粒(NPs)在近红外(NIR)激光照射下产生局部热量来实现治疗效果。最初因其深层组织穿透性和热效应而应用于肿瘤学中的肿瘤消融,后续研究表明PTT能有效消除损伤部位的炎症细胞并抑制病理发展。值得注意的是,一些研究报告称某些炎症细胞的热耐受性可能低于正常细胞。具体而言,42–45°C范围内的温度可有效消除炎症细胞,而正常细胞在此条件下可长时间保持活力。这种差异热敏感性提示通过局部热疗选择性消融或诱导靶细胞群体(如巨噬细胞、中性粒细胞(NEs)和滑膜细胞)凋亡的潜力,尽管这种差异在不同组织中的适用程度仍有待确定。尽管如此,靶向递送光热纳米材料进行PTT为精确治疗炎症性疾病提供了新方法。

炎症细胞的热消融破坏了病理性细胞募集的恶性循环,减少了进入炎症组织的额外免疫细胞。同时,这种干预措施抑制了多个下游促炎信号轴,例如核因子-κB(NF-κB)通路,并显著降低了白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达。这些效应共同缓解了局部炎症并延缓了疾病进展。与热消融的直接杀伤作用不同,温和PTT主要通过免疫调节机制发挥抗炎活性。证据表明,温和加热(<45°C)可以调节炎症微环境中的M1/M2巨噬细胞平衡。例如,通过调节诱导型一氧化氮合酶/精氨酸酶1(iNOS/Arg1)平衡,温和PTT促进巨噬细胞从促炎M1表型向抗炎M2表型转变,从而增强抗炎细胞因子IL-10和IL-4的产生。此外,温和加热通过cGAS-STING通路重新平衡巨噬细胞极化,减轻炎症并改善牙周炎中的促炎骨免疫微环境。此外,温和PTT上调热休克蛋白(HSPs),这些蛋白主要增强细胞应激耐受性并保护细胞免受炎症介质诱导的损伤。HSPs也可能通过抑制NO合酶来抑制促炎基因表达,这一过程与NF-κB活性相关。此外,HSP诱导的调节性T细胞通过分泌抗炎细胞因子和抑制或消除效应T细胞来促进炎症消退。新兴证据表明,温和PTT通过维持线粒体完整性和TCA循环功能以及调节代谢途径来减轻细胞损伤和继发性炎症。因此,基于温和PTT的策略可能恢复组织稳态,为炎症性疾病提供更平衡和持久的解决方案。值得注意的是,PTT通过解决耐药机制、实现空间可控的药物递送以及有效根除细菌,有助于控制炎症。总的来说,这些在众多严谨研究中得到验证的特性,使得以PTT为中心的方法被认为是抗炎治疗中有前景且可持续的替代方案。

凭借其非侵入性、出色的生物安全性、多功能性和精确的空间控制,PTT已成为多种炎症性疾病(包括血管、关节、牙周和神经炎症)的有前景的治疗策略。目前报道的光热剂大致分为无机和有机纳米材料。在炎症治疗的背景下,它们进一步分为贵金属纳米材料、金属化合物纳米复合材料、碳基材料、聚合物NPs和小分子有机纳米材料等类别。能够实现光热转换的纳米材料推动了基于PTT的抗炎策略的发展。在高温条件下,它们可以直接消融炎症细胞和病原体,而温和热疗则触发炎症细胞自噬,最终诱导凋亡或坏死。

未经特定引导的纳米材料很少能实现对病理组织的满意靶向,导致治疗效果降低。因此,合理的纳米颗粒修饰或使用先进的递送系统对于增强细胞摄取和抗炎效力至关重要。此外,PTT作为单一疗法存在固有限制,特别是在精确调节受影响组织内温度升高的范围和程度方面。在许多情况下,通过多模式协同方法可获得更优的结果。因此,开发精心设计的工程化纳米载体至关重要。例如,化学-光热一体化纳米系统利用其组分的固有特性来克服传统药物治疗的常见局限性,如多重耐药性和选择性差。此外,将PTT与其他模式(包括PDT、声动力疗法(SDT)、基因疗法或气体疗法)整合,相对于单一疗法可实现更优的抗炎效果,更有效地满足治疗目标。利用其固有的光热成像特性,这些纳米材料还可以与其他成像方式结合,实现对炎症性疾病的诊疗一体化,突显了其独特的临床潜力。本综述在PubMed、Web of Science和Google Scholar中检索了包括“photothermal therapy”、“nanomaterials”、“inflammation”、“macrophage”和“synergistic therapy”在内的关键词,时间范围从数据库建立至2025年,主要关注最近五年,但也包含了早期开创性工作。

本综述对当前用于炎症性疾病研究的光热纳米材料进行了分类概述,突出了其主要优势。更重要的是,它详细阐述了通过工程化纳米材料介导的PTT实现的炎症管理,按疾病类别组织,并强调了实用的联合治疗策略。研究人员批判性地评估了该领域的现状,包括优势、不足以及近期和持续的挑战,同时提出了潜在的改进方向和关键研究方向,以指导炎症性疾病治疗范式的演变。

**用于炎症治疗的光热纳米材料**
光热纳米材料在抗肿瘤治疗中已得到充分验证,现正成为炎症性疾病治疗的有前景工具。抗炎光热剂包括多种类别,如贵金属纳米材料、金属化合物纳米复合材料、碳基材料、聚合物NPs和小分子有机纳米材料,涵盖无机和有机系统。每一类都具有独特的属性,可实现多功能且可靠的纳米递送平台。其强大的光热特性尤其构成了减轻炎症发展的关键机制。

**贵金属纳米材料**
贵金属纳米材料,特别是金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)和铂(Pt),因其优异的生物相容性、易于表面功能化、强光吸收和显著的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,在PTT中具有显著优势。这些特性使其具有出色的光热转换效率,成为抗炎纳米平台中广泛使用的光热剂或载体。Au NPs具有多种形貌,广泛用于PTT策略。例如,研究人员开发了一种可溶解的微针贴片,包含负载他克莫司和金纳米棒的明胶基柔性基底,用于类风湿关节炎(RA)的光热与化疗联合治疗。植入皮肤后,微针溶解并释放其内容物。由此产生的光热和药物干预抑制了促炎细胞因子的产生并阻断了破骨细胞分化,实现了显著的局部抗炎和免疫抑制效果。将Au与无机成分结合形成的杂化纳米结构相对于单组分系统具有更好的抗炎效果。Lu等人设计了一种代表性结构,即二氧化硅包覆的金纳米棒(Au@SiO2),其同时作为光热剂和纳米载体。表面通过共价接枝硫酸葡聚糖(DS)以靶向巨噬细胞SR-A受体。这些NPs表现出强大的抗炎和活性氧(ROS)清除特性,能够精确识别和消融动脉斑块内的炎症巨噬细胞。此外,激光触发的一氧化氮(NO)释放减轻了PTT诱导的炎症,有助于抑制斑块发展。

Ag NPs与Au NPs一样具有尺寸可控、形貌多样和强光电特性的优势,吸引了大量研究兴趣。其光热性能已在多种疾病模型中得到充分记录。然而,体内的氧化环境使Ag NPs易被氧化,导致形貌改变。这种不稳定性降低了LSPR强度,损害了光热效率,并可能通过Ag?释放引入毒性。因此,表面包覆对于稳定Ag NPs至关重要。在一项代表性研究中,Zhu等人通过Au包覆开发了Ag@Au核壳NPs,减轻了裸Ag的不稳定性。这种诊疗纳米片结合了Au的强稳定性和Ag的强LSPR响应,支持清除持续性炎症相关的毒性。此外,通过将Ag NPs与功能性半导体配对组装Janus型异质二聚体光热材料,增强了LSPR效应并提高了光热转换效率。被炎症巨噬细胞摄取后,Ag/Ag2S强大的光热能力直接消除了这些细胞,在动脉狭窄起始阶段抑制了炎症传播。

Pd NPs具有强大的NIR吸收、高光热稳定性和出色的转换效率。在肿瘤学PTT中广泛研究并取得了良好结果,最近在炎症背景下也开始被探索。例如,Chen等人利用六边形Pd纳米片通过光热效应增强甲氨蝶呤治疗,从而显著抑制促炎细胞因子并改善RA症状。尽管关于Pd NPs用于炎症性疾病PTT的报道仍然有限,但新兴证据表明这是未来研究的一个有前景的方向。

**金属化合物纳米复合材料**
尽管具有治疗潜力,贵金属纳米材料在炎症治疗中面临重大障碍,主要来自金属离子泄漏的细胞毒性风险和通常高昂且不可预测的成本。作为一种有吸引力的替代方案,金属化合物纳米复合材料(如金属硫化物和氧化物)提供了良好的生物相容性、简单的制备工艺和强大的光热转换能力。硫化铜(CuS)NPs因其可生物降解性、优异的光热性能和稳定性,成为炎症性疾病治疗的有吸引力的候选材料。在牙周炎中,菌斑生物膜驱动牙周结构的进行性破坏和牙齿脱落,基于CuS的PTT与酶促生物膜破坏协同作用。这种协同方法显著减轻了牙龈炎症并抑制了骨吸收,提供了一种靶向且安全的治疗选择。将CuS介导的PTT与化疗相结合,已证明对AS具有显著增强的治疗效果。在一项代表性策略中,负载肝素并包覆透明质酸(HA)的CuS包覆介孔二氧化硅NPs实现了靶向和可控的药物释放,同时提供协同化学-光热活性。通过特异性靶向CD44阳性的炎症巨噬细胞,该平台实现了精确的药物递送和可控释放。通过光热消融和抗凝血溶栓的完美结合,该纳米递送系统突显了其在AS管理中的强大转化前景。

二硫化钼(MoS2)是一种具有类石墨烯层状结构的二维纳米材料,具有高比表面积和易于表面修饰的特点,是一种有效的光热剂。其良好的生物相容性、可生物降解性和高效的光热转换吸引了炎症性疾病治疗领域越来越多的兴趣。用超支化聚甘油对MoS2纳米片进行表面修饰已被证明可增强其水分散性、生物相容性和光热性能,支持其在光热应用中的潜力。在一项相关研究中,Zhao等人开发了壳聚糖功能化的MoS2纳米片,作为一种光响应平台,可实现光热触发的地塞米松释放,从而增强抗炎药物的治疗效果并减少全身暴露。在NIR光照射下,该纳米平台减轻了由过度炎症因子引起的骨关节炎(OA)相关的软骨退化,且脱靶器官毒性最小。值得注意的是,金属化合物纳米复合材料与贵金属纳米材料的结合为提升光热性能和治疗效果提供了一种策略。例如,用MoS2纳米片修饰的金纳米棒通过特异性识别神经生长因子(NGF)实现了对疼痛膝关节的主动靶向。在NIR光照射下,该平台减轻了OA相关的机械疼痛并改善了运动功能,没有引起局部组织损伤或全身副作用。

除了金属硫化物,金属氧化物也表现出有利于炎症性疾病PTT的特性,包括良好的生物相容性、化学稳定性和高光热转换效率。二氧化钛(TiO2)NPs以其优异的亲水性和低毒性而著称,已在抗菌和抗癌应用中广泛研究。其有利特性使其成为有前景的抗炎PTT平台。例如,Dai等人通过将光敏剂卟啉负载到HA修饰的TiO2 NPs上,构建了一种用于PTT和PDT联合治疗的双功能纳米探针。在NIR激光照射下,病变部位达到温和热疗(44.5°C),增强了ABCA1依赖的胆固醇外排,并通过SREBP2/LDLR通路减弱了胆固醇摄取。MoO2 NPs表现出强烈的NIR吸收,即使在低激光功率密度下也保持高光热转换效率。其良好的生物相容性和pH触发的降解进一步支持了其在炎症性疾病治疗中的潜力。已建立了一个基于MoO2纳米团簇的平台,用于巨噬细胞驱动的AS的PTT。该系统优先消融炎症巨噬细胞,且对内皮细胞的毒性最小,但需要进一步努力克服长期滞留和局部聚集,这可能导致器官损伤。

Fe3O4 NPs具有固有的可生物降解性、优异的生物相容性和多功能的表面可修饰性,可实现靶向递送和MRI引导治疗。其强大的超顺磁性和显著的光热性能,使其能够在相应外部刺激下作为磁热或光热剂,非常适用于炎症性疾病的治疗应用。Ruan等人利用活巨噬细胞作为Fe3O4和磺胺嘧啶的递送载体,以实现RA的PTT和铁死亡联合治疗,避免了纳米颗粒的快速清除。NIR光照射触发内化Fe3O4的加热,破坏巨噬细胞载体并释放其内容物。协同的光热和铁死亡效应根除了驻留的炎症细胞和增殖的滑膜成纤维细胞,显著改善了关节炎治疗结果。

尽管几种金属化合物纳米材料(如FeS、TiS2、MnO2和CeO2 NPs)在先前研究中已显示出光热潜力,但它们在炎症性疾病PTT中的效用需要更深入的探索。未来的研究应优先解决对健康组织的热损伤和长期脱靶效应的担忧,这对于确保临床安全性至关重要。

**碳基材料**
碳基纳米材料具有出色的光热转换、优异的电学和热导率以及大的表面积体积比,在抗菌和抗癌研究中引起了广泛兴趣。其低细胞毒性和空间可控特性进一步实现了对炎症细胞的精确消融,扩展了其在治疗炎症性疾病中的潜力。值得注意的是,其多样化的纳米结构和高的载药能力促进了与多种抗炎策略的整合,以实现优化的治疗效果。这些材料包括碳纳米管、碳NPs、石墨烯基纳米结构和碳点(CDs)。

碳纳米管由碳原子以稠合芳香环排列并卷曲成圆柱形结构组成,具有高表面积体积比,以单壁和多壁形式存在。其宽的NIR吸收、强大的药物递送能力和优异的生物相容性使其非常适合抗炎应用,成为炎症性疾病研究中研究最广泛的碳基纳米材料。碳纳米管侧壁或末端的官能化增强了其水溶性、靶向特异性和生物相容性。例如,研究人员制备了Cy5.5标记的、PL-PEG修饰的单壁碳纳米管,以研究其在血管中的光热巨噬细胞消融能力。免疫荧光分析显示这些碳纳米管与斑块巨噬细胞共定位。在NIR激光照射下,这些碳纳米管通过左颈动脉内的局部加热诱导炎症巨噬细胞凋亡,展示了一个用于炎症成像和PTT一体化的有前景平台。此外,Han等人通过非共价π-π堆积用苯氧基化葡聚糖功能化单壁碳纳米管,保留了其固有的光热特性,同时赋予了靶向炎症巨噬细胞的特定能力。这种设计通过结合清道夫受体,实现了特异性靶向炎症巨噬细胞,而无需添加额外的受体分子。功能化碳纳米管选择性地穿透炎症巨噬细胞而不损伤其他细胞,为开发针对巨噬细胞相关炎症性疾病的靶向疗法提供了指导性框架。

碳基纳米材料,如介孔碳NPs(MCNs)和中空碳纳米球(HCNs),提供了丰富的多孔通道和大表面积,推动了生物医学应用中的兴趣。其独特的结构特征提供了高负载能力,而良好的表面可定制性和光热性能突显了其在监测和治疗炎症性疾病中的前景。利用这些优势,Wang等人使用DS修饰的HCNs构建了一种无金属纳米酶,构建了能够进行多模式光热/光声成像(PAI)的抗AS多功能平台。通过产生温和的光热效应,这些纳米酶激活了巨噬细胞和泡沫细胞的自噬并诱导了凋亡,从而促进了胆固醇外排并抑制了炎症。这种级联效应有效抑制了斑块破裂并降低了AS风险。利用其优异的生物相容性和化学稳定性,MCNs已被开发用于炎症性疾病治疗。例如,研究人员构建了一种沉积有Pt NPs的钆掺杂MCNs平台,以改善AS中的炎症微环境。抗CD36表面修饰赋予了巨噬细胞靶向性,实现了雷帕霉素的位点特异性递送。该纳米平台整合了光热巨噬细胞消融、阻断氧化低密度脂蛋白摄取以及诱导自噬和增殖停滞,从而实现了靶向成像和协同AS治疗。

石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子组成的二维蜂窝状晶格,表现出良好的NIR吸收和大表面积。最近,研究人员开发了一种由氧化石墨烯组成的创新微针贴片,用于慢性伤口管理。该系统允许在NIR照射下可控药物释放,从而抑制炎症并促进组织修复。在另一项治疗多药耐药菌感染皮下脓肿的研究中,研究人员开发了功能化乙二醇壳聚糖共轭羧基石墨烯。这种修饰后的石墨烯表现出稳定的NIR诱导加热,产生受限的热效应,直接消除细菌病原体并促进伤口愈合,同时避免对周围健康组织造成热损伤。CDs作为零维碳纳米材料,因其高生物相容性、光稳定性和简便的合成方法,在材料科学中具有吸引力。通过优化合成和功能修饰,CDs已被探索用于多种炎症性疾病应用。然而,由于C=C键相关的π-π*跃迁,其光吸收通常局限于短波长,限制了其在PTT中的独立功效。因此,基于CDs的炎症PTT策略仍处于探索不足的状态,需要进一步研究评估其转化潜力。

**聚合物纳米材料**
聚合物纳米材料,如聚吡咯(PPy)、聚多巴胺(PDA)和聚苯胺(PANI),表现出优异的光热稳定性和转换效率,使其成为有前景的光热剂。其固有的可生物降解性促进了体内有效的代谢清除,增强了其生物医学应用的生物安全性。利用可调设计、可扩展生产和可靠的光热性能,这些纳米材料能够在炎症性疾病的PTT中精确消融炎症细胞,从而减少对脱靶组织的损伤。

基于PPy纳米材料在癌细胞消融中已证实的光热性能,最近开始受到用于治疗炎症性疾病的关注。例如,Peng等人开发了可生物降解的PPy NPs,通过光热消除浸润的巨噬细胞来减轻动脉炎症。在915 nm NIR激光照射下,局部注射的PPy NPs有效杀死了体内的炎症巨噬细胞,诱导了显著的凋亡和细胞死亡,改善了动脉炎症和狭窄,且未观察到明显的毒副作用。为了对抗阻碍M1巨噬细胞清除的细胞保护性自噬,研究人员开发了一种多功能PPy基纳米平台,该平台修饰有磷酸铁并负载甲氨蝶呤。这种纳米复合材料协同结合了甲氨蝶呤的促凋亡作用、光热消融和铁死亡诱导,共同促进了M1巨噬细胞的凋亡和死亡。因此,该平台有效抑制了滑膜炎症并增强了抗RA反应。此外,PPy的光热效应可以增强经皮药物吸收。为了克服皮肤屏障,Weng等人设计了一种负载雷奈酸锶的海藻酸盐光热水凝胶,其中掺入了PPy NPs。NIR触发的光热转换通过减少炎症、上调HSP表达和促进M2巨噬细胞极化,改善了关节退化并显著提高了患者依从性。

PDA在结构上类似于真黑素,具有优异的生物相容性、出色的光热转换效率和强大的药物结合能力,非常适合PTT。鉴于过量的ROS和炎症细胞浸润在RA发病机制中的关键作用,研究人员开发了一种PDA包覆的、CeO2掺杂的沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)纳米复合材料。该平台通过光热效应消融了病灶部位过度增殖的炎症细胞,并清除了过量的ROS。通过光触发ZIF-8内酸响应结构的分解,纳米复合材料释放出CeO2,CeO2分解过氧化氢(H2O2)产生氧气,从而缓解了缺氧环境。PDA也被认为是抗炎纳米递送的合适选择,因为它可以作为光开关介质实现可控药物释放。例如,研究人员构建了一个光触发平台,实现了双氯芬酸钠的按需释放。NIR照射将温度升高至门控分子的熔点以上,触发了智能货物释放。该系统有效减轻了颞下颌关节软骨退化并改善了OA结果。

一种新型共轭聚合物,聚-5,5′-[2,5-双(2-辛基十二烷基)-3,6-二(噻吩-2-基)-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮](PDPP),表现出高达57.48%的优异光热转换效率,能够在较低剂量和照射功率下实现有效的PTT。利用这一特性,Li等人报道了NIR响应的PDPP NPs通过调节ROS和Ca2+信号通路来减轻神经炎症反应。在激光照射下,这些NPs有效穿过血脑屏障,减少淀粉样β肽聚集,并促进细胞外部分聚集体的破坏,从而通过减少氧化应激诱导的细胞损伤来减轻神经炎症。作为一种具有高稳定性和强NIR吸收的共轭聚合物,PANI已被广泛探索用于PTT。在NIR激光照射下,两亲性PANI共轭糖基化壳聚糖聚合物产生大量热量,使局部温度升高约5°C。这确保了直接消融目标细菌,同时最大限度地减少组织损伤并促进伤口愈合。尽管有这些令人鼓舞的结果,聚合物纳米材料介导的PTT在炎症性疾病中的应用仍处于早期阶段,需要进一步扩展和研究。

**小分子有机纳米材料**
金属基和碳基纳米材料的临床转化常受限于高成本和较差的生物降解性。小分子有机纳米材料因此成为有前景的替代品,具有较低成本、良好的可生物降解性和优异的生物相容性。著名的类别如花青染料、卟啉和酞菁,表现出强烈的光热转换和优异的生物安全性,在PTT中取得了显著的治疗效果。然而,它们的应用受到低水溶性和不足的靶向特异性的限制,需要通过分子工程或封装在纳米级载体中等策略来改善生物分布、增强局部蓄积,并最终加强PTT介导的抗炎效力。

吲哚菁绿(ICG)是FDA批准的NIR光敏剂,属于花青家族,可通过封装策略递送至炎症部位,同时增强其光稳定性。在一项代表性方法中,ICG通过自聚合和分子间相互作用与表没食子儿茶素-3-没食子酸酯封装,从而增强了光热转换。经过cRGD修饰后,纳米复合材料特异性靶向血栓内的活化血小板。在NIR照射下,该系统引发了强大的血栓溶解,并通过有效的自由基清除显著减轻了血管炎症。此外,Kim等人将ICG和二甲双胍共载入聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微球中,以评估治疗效果并研究IL-22受体的热响应行为。这项工作提供了相对详细的机制见解,表明PTT应用显著降低了IL-22受体水平并抑制了Th17细胞蓄积。同时,释放的二甲双胍促进了M2巨噬细胞极化,通过下调促炎介质和上调抗炎分子协同增强了RA治疗效果。IR820是一种源自ICG的NIR响应七甲川花青染料,具有更强的抗光漂白性和改善的水溶性,使其在抗炎治疗中具有价值。封装在PDA中产生了PDA/IR820纳米复合材料,能够靶向消融银屑病皮损中的角质形成细胞。在NIR光照射下,这些NPs将皮肤温度升高了11.7°C。通过诱导角质形成细胞凋亡(通过caspase和聚ADP核糖聚合酶途径),这种纳米颗粒减少了过度的细胞因子产生并恢复了屏障功能,从而有效消除了小鼠的银屑病皮损。

卟啉以其相对于许多其他有机材料优异的化学和热稳定性而著称。然而,其π共轭结构也使其易于聚集和沉淀。为了解决这个问题,可以利用卟啉分子的固有可修饰性,通过配位复合物形成或共价交联来增强卟啉基材料。例如,Wang等人开发了一种异核铜-卟啉复合物,其核心为铜配位的四苯基卟啉。由此产生的NPs整合了NIR化学发光成像、PTT和PDT。该系统允许精确的实时血栓监测、非侵入性溶栓和清除多余的ROS,从而促进安全再灌注并发挥抗炎作用。具有给体-受体-给体结构的二酮吡咯并吡咯(DPP)及其衍生物提供高摩尔消光系数和优异的光热稳定性,使其成为用于荧光成像和PTT的多功能光热剂。其易于功能化进一步促进了其作为NIR荧光成像探针和光热平台的应用。值得注意的是,已有报道三种具有不同给体-受体单元和聚乙二醇(PEG)侧链的自组装DPP衍生物,均表现出高生物相容性。这些衍生物在635 nm激光照射下表现出优异的光热性能,能够实现有效的NIR引导体内PTT。为了改进制备方法和光热性能,Wu等人基于卟啉-DPP构建了一种新型给体-受体有机纳米材料。由于给体-受体相互作用能够实现高效的能量转换和非辐射热产生,这种自组装纳米材料表现出优异的诊疗性能,光热转换效率达到62.5%。此外,Por-DPP相对于其他有机分子具有更宽且红移的吸收光谱,这是其强大PTT效应的基础。这些特性支撑了其显著的光热效应,并预示着在抗炎应用中的巨大潜力。

**其他材料**
凭借其强大的光热性能和有效的多酶模拟活性,普鲁士蓝(PB)NPs能够实现高效的光热转换,同时清除ROS并抑制炎症细胞因子,使其在抗炎应用中具有吸引力。其高NIR吸收(650–900 nm)归因于Fe2+和Fe3+之间的价间电荷转移。PB NPs的表面修饰是克服其固有局限性(如循环时间短、靶向性不足和溶解性差)的有效策略。Deng等人采用叶酸(FA)修饰的仿生PB纳米颗粒,将血通素选择性递送至炎症巨噬细胞和破骨细胞。在NIR光照射下,纳米复合材料表现出强大的光热效应,促进了位点特异性药物释放。通过抑制炎症巨噬细胞中的NF-κB通路和破骨细胞中的RANK/RANKL/NFATc1信号通路,该平台实现了协同抗炎和ROS清除效应,为临床RA管理提供了新视角。此外,PB介导的光热刺激已被证明可上调泡沫细胞中ABCA1和ABCG1水平,增强脂质外排,并减少由凋亡和坏死过程驱动的斑块不稳定性。

作为一种具有关键生物功能的天然多酚化合物,黑色素提供高效的光热转换。其结构中丰富的儿茶酚部分也便于表面修饰。结合其固有的生物相容性和可生物降解性,黑色素和黑色素基NPs在PTT中引起了相当大的兴趣。Chen等人构建了一个多模式抗炎平台,整合了NIR-II荧光和光声成像,以探索滑膜成纤维细胞在RA微环境中的参与。该纳米复合材料表现出快速、病变响应的降解,通过成纤维细胞消融和氢气(H2)释放实现协同抗氧化和抗炎作用。

黑磷(BP)是一种具有折叠蜂窝结构的层状半导体,具有优异的生物相容性和高载药能力。利用其卓越的光热效应,BP非常适合光触发药物递送和PTT。Hou等人将芦丁和BP纳米片掺入复合水凝胶中,用于减轻RA相关的炎症。在NIR照射下,BP纳米片的光热转换与抗炎药物芦丁协同作用,有效抑制炎症并减少关节损伤。一种整合BP纳米片与富血小板血浆(PRP)的热响应水凝胶也已开发用于RA管理。在该系统中,BP纳米片能够光热消融增生性滑膜细胞,而PRP提供生物活性支持并通过生物矿化增强骨再生,共同实现对关节软骨的有效保护。

**PTT增强的抗炎治疗**
光热纳米材料的快速多样化显著推动了PT
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