微纳马达辅助的光动力治疗：运动中的光敏剂

《ACS Nano Medicine》：Photosensitizers in Motion: Micro- and Nanomotor-Assisted Photodynamic Therapy

　　

光动力治疗（PDT）是一种临床相关且微创的策略，用于治疗与非受控组织生长相关的疾病，包括非黑色素瘤皮肤癌和微生物感染。其时空选择性可减少对健康组织的损伤并限制治疗耐药性的出现，而其多功能性使其可与互补治疗方法整合。一个新兴方向是将PDT与人工自驱动微马达和纳米马达（MNM）结合。MNM的主动运动可增强光敏剂（PS）的转运和定位，而产氧或供氧MNM平台可部分缓解PDT的缺氧相关限制。本综述全面概述了MNM辅助PDT的近期进展，重点介绍常用PS分子及其整合进MNM中以将光动力活性与自主推进耦合的策略。研究人员考察了代表性体外和体内研究，识别关键性能参数与当前挑战，并探讨下一代自驱动光治疗系统的理性设计机遇。

研究背景方面，光基疗法历史悠久，但现代PDT依赖分子氧、光敏剂（PS，photosensitizer）与特定波长光共同作用，通过I型（电子/氢转移产生活性氧ROS如H₂O₂、O₂^•-、HO^•）或II型（能量转移产单线态氧¹O₂）机制诱导氧化损伤。常规PDT面临肿瘤与生物膜中被动扩散效率低、组织穿透受限、ROS扩散距离与寿命短、缺氧削弱II型PDT等问题。因此，研究人员开展本综述，系统梳理微纳马达（MNM，micro- and nanomotors）如何通过自主推进、产氧、光热与多功能架构克服上述限制。

论文发表在《ACS Nano Medicine》。研究人员通过Web of Science、Scopus、PubMed检索2015年至2026年7月文献，以“photodynamic therapy/PDT”配“micro- and nanomotors/microswimmers/nanorobots”为词，对MNM辅助PDT进行机制、设计、体内外证据与挑战的综合评价。

主要关键技术方法：研究人员采用文献系统综述方法，无生物样本队列；以已发表体外细胞模型（如4T1、HeLa、MCF-7、HepG2、MRSA生物膜等）和体内动物模型文献为证据源，对PS种类、马达架构、能量源、推进机制、耦合策略与光剂量参数进行归纳；使用Jablonski图描述光物理路径，用表格汇总卟啉、花青、氯素、酞菁等PS与MNM参数，并以组成匹配的非运动对照理念评估“运动”本身贡献的边界。

General Mechanism of Photodynamic Therapy：研究人员阐明PS经激发单重态¹PS、系间窜越至三重态³PS，再经I型或II型过程产ROS；指出聚集猝灭（ACQ）、光漂白、三重态寿命、单线态氧量子产率（Φ_Δ）等影响疗效，缺氧下II型受限而I型仍部分可行，Fenton/过氧化氢酶样反应可调节氧与ROS。

From Static to Dynamic PDT Formulations：研究人员将PS负载MNM分为PS仅作治疗载荷、PS调控推进两类；多数系统靠推进改善递送与穿透，少数近红外PS（如ICG、IR820）借光热梯度实现自热泳推进，并提醒疗效提升常混杂产氧、光热、靶向等功能，需谨慎归因运动本身。

Design Principles of Micro- and Nanomotor-Assisted Photodynamic Therapy：研究人员总结光驱动、酶驱动、气泡推进、声学推进等策略；光驱动具远程控制但穿透浅，酶驱动利用尿素/H₂O₂等内源底物但受微环境浓度影响；Table 1显示尺寸、速度/扩散系数、封装效率因系统而异。

Coupling Strategies between Photosensitizers and Micro- and Nanomotors：研究人员归纳物理吸附/浸渍、包封/被动扩散、共价连接、静电作用四类；物理法简便但易早释，共价法稳定，静电法温和但生理条件下易解离。

Photosensitizer for MNM-Assisted PDT：研究人员按卟啉、氯素、花青、酞菁及新兴聚集诱导发光原（AIEgen）分类；卟啉（TAPP、THPP）易修饰但多未获FDA批准，氯素（Ce6）红区吸收好，花青（ICG）兼成像/光热/NIR驱动，酞菁（ZnPc、SiPc）可调药代并联合产气推进，AIEgen可克服ACQ。

MNM-Based Porphyrin Systems：研究人员以TAPP接Janus酶磁中空介孔平台为例，说明限域降低聚集、自主推进改善富氧接触、Φ_Δ较被动递送提升超20%。

MNM-Based Chlorin Systems：研究人员指出Ce6红区吸收约660–670 nm、Φ_Δ高；PPIC等共载Ce6/ICG并用Pt分解H₂O₂产氧，藻基生物杂化系统借叶绿体天然光动力与趋光导航。

MNM-Based Cyanine Systems：研究人员总结ICG用于RBCM声学推进供氧、HANM@FI叶酸靶向肝肿瘤、MPDA@ICG@Ur@Man抗大肠杆菌生物膜、APIJNS双源驱动等，实现PDT/PTT/抗菌协同。

MNM-Based Phthalocyanine Systems：研究人员以PCZN为例，ZnPc装PDA纳米碗，Mn(CO)₅Br释CO并由Mn²⁺催化H₂O₂产O₂，双气推进改善PDT。

Emerging Photoactive Molecules for MNM-Assisted PDT：研究人员提出AIEgen聚集后发光与ROS增强，可突破ACQ，适用于软MNM与诊疗一体化。

讨论与结论部分：研究人员认为MNM辅助PDT价值在于把递送、光化学、成像、产氧、光热集成于单平台；但“运动”特有收益常被多功能混杂掩盖，组成匹配非运动对照仍不足。未来应建立标准评价框架，直接比较推进策略在治疗效力、生物安全与长期体内表现上的差异，发展可降解、可控制、临床可转化的自驱动光治疗系统。结论可译为：MNM辅助PDT通过主动转运与氧调制拓展了常规PDT边界；最成功的设计不是单纯“会动的PS”，而是把PS光物理、马达推进、生物相容性和病灶微环境响应耦合起来的理性平台。该方向在肿瘤与耐药菌感染中具转化潜力，但临床前仍须解决生物安全性、体内导航可控性、规模化制备与监管级证据问题。