近日，上海大学材料科学与工程学院贾林课题组在有机光热纳米材料及肿瘤治疗研究领域取得重要进展，相关成果以“In Situ Formation of Croconaine Structures as Covalent Crosslinkers for Structurally Stabilized Photothermal Nanoparticles”为题发表于国际权威期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.9）。该工作由材料学院博士后卢悦、硕士研究生丁燚、柳林源等共同完成。
光热治疗（photothermal therapy, PTT）凭借其高时空选择性和良好的微创优势，在肿瘤治疗领域受到广泛关注。有机光热染料因具有较高的光热转换效率和良好的生物相容性，成为光热纳米材料的重要组成部分。然而，传统有机光热纳米体系通常依赖物理负载或非共价相互作用将光热染料整合于纳米载体中，容易引发染料泄漏及分子无序聚集等问题。尤其是染料分子间过度的π–π堆积可能导致激子耦合增强和吸收光谱蓝移，降低材料对近红外光的吸收能力，进而影响其光热性能。
图1 (a) 原位交联反应示意图，（b）纳米颗粒稳定性示意图，（c）光热治疗应用示意图
针对上述问题，研究团队提出了一种原位共价交联（in situ covalent crosslinking）策略，构建了结构稳定的克酮酸菁光热纳米颗粒（图2）。不同于传统的物理负载模式，该策略使克酮酸菁分子直接参与纳米颗粒的形成过程，并同时发挥光热发色团和共价交联单元的双重作用。该反应以双亲嵌段共聚物POEGMAn-b-P(C3-NH-TP)m作为聚合物前体，通过亲核取代反应形成交联位点，从而实现光热克酮酸菁结构单元的共价锚定。此外，通过调控反应浓度，可以调节克酮酸菁在纳米颗粒中的交联程度，这种可控的结构设计有效抑制了克酮酸菁分子之间过度的π-π堆积及由此产生的聚集诱导光谱蓝移，使纳米颗粒始终保持较强的近红外吸收。
图2 原位共价交联纳米颗粒的形成与表征
得益于这种原位形成的共价交联网络，所构建的纳米颗粒表现出良好的光学、胶体及热稳定性，并在多种生理及模拟生物环境中保持稳定的结构与分散状态，从而有效降低了光热染料泄漏的可能及由此带来的潜在生物安全风险（图3）。该体系同时表现出良好的生物相容性，并可通过被动靶向实现肿瘤组织的有效富集。体外和体内生物实验进一步表明，该体系具有良好的光热转换性能，并能够有效抑制肿瘤生长，展现出结构稳定化有机光热纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用潜力。
图3 光热性能及稳定性研究
本研究建立了一种基于反应驱动的共价交联策略，通过将光热发色团直接引入纳米颗粒的形成过程，使其同时作为纳米颗粒的组成单元和共价交联单元，实现光热功能与纳米结构的协同构筑。该策略为解决传统有机光热纳米体系中染料泄漏、无序聚集及光谱稳定性不足等问题提供了新的设计思路，也为高稳定性、高性能有机光热纳米材料的构筑及其生物医学应用提供了新的策略与研究基础。
该成果由上海大学和上海市实验动物研究中心合作完成，通讯作者为贾林副研究员及动物中心沈如凌研究员，上海大学为第一通讯单位。研究工作得到了上海市科委基金项目的资助（No. 25ZR1401117）。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78784
