导读

黑色素瘤的发病率在全球范围内不断攀升，其转移性强、死亡率高，严重威胁着人类健康。传统的治疗方法包括手术切除、化疗、放疗和免疫疗法，但这些方法在晚期或转移性黑色素瘤患者中的疗效有限，且常伴随严重的副作用。

近年来，光热疗法（Photothermal Therapy，PPT）作为一种新兴的癌症治疗手段，受到广泛关注。光敏剂在光热治疗中发挥着关键作用，它能利用光照在局部产生高温，杀死癌细胞。与传统疗法相比，光热疗法具有微创、精准、副作用小等优势。

金纳米棒，因其独特的光学性质和易于表面化等优点，成为了光热治疗的理想载体。金纳米棒由于局部表面等离子体共振，能够高效吸收近红外光，进行能量转化，同时通过表面修饰实现肿瘤的精准靶向，减少“误伤“正常细胞。目前已有金纳米棒用于临床试验，但金纳米棒在光热治疗中的应用研究仍有空白，系统比较金纳米棒在不同的光照模式下的性能，对于优化光热疗法的临床应用具有重要意义。

为此，俄罗斯ITMO 大学等机构的研究人员开发了一种基于金纳米棒（Au NRs）的靶向光热疗法。通过靶向肽修饰，使纳米棒能特异性地聚集在黑色素瘤细胞周围，实现对肿瘤细胞的精准热消融。此外，该研究团队还比较了飞秒和纳秒脉冲激光在光热治疗中的效果，得出了具有指导意义的结论，有望推动功能性等离子体纳米材料的临床应用。该工作以题为“A comparative study of plasmonic nanoparticles for targeted photothermal therapy of melanoma tumors using various irradiation modes”发表在Light: Advanced Manufacturing。

如图1，研究团队首先合成了金纳米棒，并结合聚乙二醇（PEG），以提高其在生物环境中的稳定性，随后基于这种纳米棒Au@PEG进行实验和理论模拟。

图1：研究思路

如图2和图3所示，研究人员发现，由于电子和声子温度的弛豫速率在周围水中耗散，金纳米棒在飞秒激光照射下能够产生更多的热量，从而达到更高的温度。

图2：Au@PEG纳米棒性质和体外实验结果a.扫描电子扫描显微镜图像；b.长度和宽度c.X射线衍射图；d.紫外-可见光谱；e.在飞秒(FS)和纳秒(NS)激光照射下，纳米棒(Au@PEG)和水(DW)的温度随时间变化图象；f-e.在飞秒/纳秒激光照射下，不同浓度纳米棒的温度变化量随功率密度的变化图像

图3：纳米棒Au@PEG温度演变的数值模拟结果

该研究团队还将两种不同类型的肽（Ac-12和GKR）分别修饰到金纳米棒表面，以增强其与黑色素瘤细胞的结合能力，随后利用这两种金纳米棒开展体外细胞和体内实验，如图4至图6所示。研究人员将修饰有Ac-12 和 GKR肽的金纳米棒分别注射到携带黑色素瘤的小鼠体内实验。实验结果显示，飞秒激光照射组的肿瘤体积显著减小，肿瘤生长抑制率最高可达94%，而纳秒激光照射组的抑制效果相对较弱。此外，通过光声成像技术，研究人员观察到修饰有Ac-12 肽的金纳米棒在肿瘤部位的积累率更高。这是因为Ac-12 肽对MC1R 受体具有更高的亲和力，进一步证实了其优越的靶向性能。

图4：Au NRs与体外细胞的相互作用

图5：Au NRs的体内光声成像

图6：基于Au NRs的光热疗法

该工作系统地研究了金纳米棒的表面修饰、照射模式对光热转换效率和靶向治疗效果的影响，为黑色素瘤的光热疗法提供了重要的理论依据和实践指导。未来，研究人员计划进一步优化金纳米棒的表面修饰和激光照射参数，以提高治疗效果和安全性。同时，他们还将探索这种靶向光热疗法在其他类型肿瘤中的应用潜力。

总之，这项研究的成功为黑色素瘤的精准治疗带来了更多希望，也为纳米技术在医学领域的应用提供了有力的支持。随着技术的不断进步和完善，相信这种创新的治疗方法将在不久的将来走向临床，为人类健康事业做出重要贡献。（来源：先进制造微信公众号）

相关论文信息：https://doi.org/10.37188/lam.2025.005