深部肿瘤光动力治疗技术

光动力疗法作为一种微创性的肿瘤治疗手段，近几年来被广泛应用于临床。相比于化疗等肿瘤治疗方法，光动力治疗具有其独特的优势，如选择性高、不会产生耐药性、系统毒副作用低等。然而，传统的光敏剂最佳激发波长往往在紫外可见光区，该波段的光在组织中的穿透深度十分有限，因此无法适用于深部肿瘤治疗。

闪烁晶体是一种可被X射线激发产生荧光的材料,在临床放射显影领域被广泛使用。前期工作中，我们制备了高发光性能的纳米闪烁晶体颗粒，并通过共载或化学偶联构建了纳米闪烁晶体—光敏剂复合物（Small, 2015; ACS Applied Materials & Interfaces, 2015; Chemical Communications, 2015），利用二者之间的荧光共振能量转移（FRET），实现X射线激发下的光动力治疗。但繁琐的制备过程以及FRET效率依赖的光敏化过程限制了肿瘤治疗效果。

研究制备了一种粒径均一的棒状结构NaCeF4:Gd,Tb纳米闪烁晶体，该材料不仅具有优异的X射线激发荧光（XEF）成像、CT成像及MRI成像能力，其本身还可以作为一种X射线响应的光敏剂。通过化学显色以及电子自旋共振（ESR）法均证实，在一定剂量的X射线激发下，NaCeF4:Gd,Tb纳米闪烁晶体能产生大量的超氧阴离子（•O2-）和羟基自由基（•OH），该发现尚属首次。

为了进一步阐明其X射线敏化机制，通过制备一系列对照材料，发现Ce3+和Tb3+在其中扮演着非常重要的角色：在X射线辐照下产生大量不同能量的次级电子，Ce3+吸收部分电子能量到达激发态，受激后的Ce3+一方面会将能量传递给邻近的Tb3+使其被激发，另一方面由于稀土离子较长的激发态寿命，Ce3+和Tb3+激发态电子会进一步吸收其它次级电子的能量到达导带，氧气捕获导带电子产生超氧阴离子，价带空穴与H2O相互作用产生羟基自由基。同时，由于NaCeF4:Gd,Tb纳米闪烁晶体较强的X射线阻挡能力，可以增强局部放射剂量，从而实现光动力治疗与放疗增敏的协同。

细胞实验和动物实验均证实，NaCeF4:Gd,Tb纳米闪烁晶体具有较强的细胞杀伤能力、多模态成像能力和抑制肿瘤生长能力。该研究为深部肿瘤光动力治疗提供了新思路。