光診療學近年來引起了人們的極大興趣，因為它允許在光照開始時進行實時診斷和同時進行原位治療，從而為癌癥研究開辟了一條新的途徑。為了構建光診療系統，人們不斷探索各種診斷成像和治療方法。
光學診斷技術
在各種診斷技術中，熒光成像（FLI）具有靈敏度高、響應快、無創性等優點，可實現實時、實時的直觀顯示，但其在體內的應用受到穿透深度不足的嚴重限制。
相比之下，光聲成像（PAI）作為另一種光觸發診斷方法，能夠提供非常高的成像深度，并以顯微空間分辨率描繪腫瘤的深部輪廓，但缺乏敏感性。
在這種情況下，FLI與PAI的結合將有助于通過協調成像靈敏度、空間分辨率和穿透深度來獲得豐富而精確的腫瘤信息。
光學治療技術
作為傳統腫瘤治療的一種有前途的替代療法，光學療法，包括光動力療法（PDT）和光熱療法（PTT），已成為一種光可控、無創、有效的治療手段。此外，PTT過程中產生的熱信號也可以被用于光熱成像（PTI）的熱成像系統捕獲，具有良好的溫度靈敏度和實時監測的可能性。然而，由于腫瘤微環境對PDT的缺氧性和PTT獲得的熱休克效應，PDT或PTT單獨治療的效果往往不理想。PDT和PTT的協同作用被認為是一種突破性的策略，可以克服各自的缺點，實現協同效應，提高治療效果。因此，巧妙地構建多功能光診療系統，允許同時進行多模式成像和協同光療將是至關重要的。
目前構建多模態光診療學的最常用方法是將具有單個功能的各種組件組合到一個納米平臺中。盡管這種多合一方法在某種程度上是有效的，但不可避免地會受到復雜的組成、難以重復和不確定的藥代動力學的阻礙，因此難以進行臨床轉化。
那可不可以拋去所有的繁雜組分，只需要一種物質就可以實現FLI，PAI，PTI，PDT和PTT功能的全能光診療系統呢？這是一項非常有挑戰性和吸引力的任務，因為想要實現全能光診療系統，需要巧妙地調節輻射和非輻射能量耗散之間的平衡。
有鑒于此，香港科技大學唐本忠院士和深圳大學王東等人報告了基于單個AIEgen的簡單且全能的光診療法。只需一個分子就實現了所有的光診療形式，包括熒光成像（FLI），光聲成像（PAI），光熱成像（PTI），光動力療法（PDT）和光熱療法（PTT）。相關成果發表于Advanced Materials上。
設計思路
這里需要提一下AIEgens的結構優勢：已經證明，主動分子運動能夠通過非輻射衰變促進能量消散。相反，分子運動的限制可以使吸收的能量流到伴隨熒光的輻射能量耗散途徑。由于AIEgens結構中具有大量自由運動的分子旋轉器或振動器，且在NP狀態下，AIEgens的分子內運動將受到部分限制，同時，其固有的螺旋狀螺旋構象可使AIE NPs形成松散堆積，而分子內運動仍然活躍，這使AIEgens成為平衡能量耗散的絕佳模板，以及開發多功能光診療技術。
為了滿足上面的要求，研究人員設計的化合物（TI，TSI和TSSI）包含1,3-雙（二氰基亞甲基）茚滿基部分（它作為A），三苯胺單元（TPA，作為D）和或噻吩鏈段（作D和π-橋），該結構顯示出非常強的D–A相互作用，并在不同程度上擴展了π共軛。可以合理預期，具有最大D–A強度和處于團聚狀態的分子內運動的化合物TSSI將是構建具有NIR-II發射的多功能光診療學材料的最有希望的候選材料。另外，該材料的合成步驟也非常簡單，只需要1到2步即可。
圖|分子結構、納米制備和多功能光熱學應用的示意圖
通用合成步驟
所制備的TI，TSI和TSSI NP的平均大小分別約為65.6、61.3和55.5 nm，具有高穩定性。體外表征表明，TSSI NP均優于其他兩種納米粒。在660 nm激光照射下，制備的AIE納米粒子（TSSI NP）顯示出顯著的以992nm為中心的NIR-II熒光信號，具有極高的ROS和高達46％的光熱轉換效率。
圖| 相應的NP的光物理，光動力和光熱特性
體外和體內研究均證實，具有出色生物相容性、高通用性的AIE NP在NIR-II FLI-PAI-PTI三模式成像引導的PDT-PTT協同治療中表現良好。值得注意的是，在體內治療過程中只采用一次注射和一次照射的方法，就具有良好的治療效果。
圖|TSSINPs的體內多模式成像指導協同治療效果
小結：
綜上所述，報告一種基于單一AIE熒光團的全能光診療試劑，該試劑允許所有FLI，PAI，PTI，PDT和PTT。與傳統的all-in-one策略相比，基于AIEgen的one-for-all方法在實現多模式功能和最大化光療效果方面更為直接。本研究的這些發現將為癌癥光診療多功能平臺的設計開辟新的視角，并引發臨床試驗中治療學的最新發展。
參考文獻:
Zhang,Z., et al., An All‐Round Athlete on the Track of Phototheranostics: SubtlyRegulating the Balance between Radiative and Nonradiative Decays for MultimodalImaging‐Guided Synergistic Therapy. Adv. Mater. 2020, 2003210.
https://doi.org/10.1002/adma.202003210
