聚吡咯及其纳米复合材料在光热治疗领域的应用

光热治疗是近年来兴起的一种治疗方法,具有靶向性强、适应性广的特点。在光热治疗中,通过光热剂对光的吸收将光能转化为热能,从而实现治疗作用,因而光热剂的光热转化性能直接决定了光热治疗的效果。光热剂的种类丰富,涵盖由无机到有机等组成和性能各异的多种材料。其中,聚吡咯具备良好的生物相容性、优异的光稳定性以及光热转化性能,在光热治疗领域受到广泛关注,是一种拥有巨大应用潜力的光热剂,然而其在光热治疗领域的发展趋势及前景却鲜有报道。本文综述了聚吡咯及其纳米复合材料的制备方法,详述了聚吡咯及其纳米复合材料在光热治疗领域中的应用情况,包括聚吡咯基纳米材料的自身性能和实际光热治疗的效果,指出以聚吡咯为基体或修饰材料来制备具有CT、磁共振、光声显影及光热治疗性能的聚吡咯基复合材料已成为发展趋势。在此基础上,本文还总结了聚吡咯基纳米复合材料在制备和应用中存在的问题,并分析了其在发展过程中遇到的挑战以及在生物医学应用中的前景。     

有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用

光热治疗是利用在近红外具有较强光吸收的材料将光能转化为热能从而杀死癌细胞,与传统的化疗、放疗相比具有副作用小、治疗特异性好的优点。近年来各种不同的纳米材料被用于肿瘤光热治疗,并在动物肿瘤模型实验中取得了令人鼓舞的治疗效果。本文重点介绍几种典型的有机纳米材料在光热治疗中的应用,并讨论这一新兴领域的发展趋势。     

寡肽组装体及其肿瘤光热免疫治疗应用

光热治疗与免疫治疗功能上的互补以及协同效应使得光热免疫治疗在抑制实体瘤及转移瘤方面具有非常优异的表现,然而当前使用的光热免疫制剂的局限性限制了其临床应用转化,对于这种复合疗法的开发和优化已经成为肿瘤治疗领域的研究热点.其中,基于寡肽分子设计的功能组装体获得了越来越多的关注,这类组装体不仅可以通过氨基酸编码设计组装结构,而且可以通过生物活性肽的引入实现优异的抗肿瘤治疗性能.本专论中将根据寡肽分子参与抗肿瘤体系构建的不同作用,结合本团队的研究进展,对近期寡肽组装体在肿瘤光热免疫治疗的研究进行总结.首先探讨了寡肽参与光热免疫体系组装调控的思路,阐述了组装调控过程中寡肽在强化体系稳定性、优化光热转化效率及诱导免疫应答的机理.此外,还结合国内外研究现状,对不同功能肽在肿瘤光热免疫治疗中的作用进行了总结,并分析了寡肽组装体在肿瘤治疗领域的应用前景,最后对该领域的发展方向进行了展望.     

MXenes的制备及其光热性能在癌症治疗中的应用

近年来，过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)作为一种新型二维材料以其独特的晶体特征和结构特性受到越来越多的关注，尤其是在能源、催化、生物医学等领域得到广泛应用。MXenes独特的晶体结构和表面特性赋予其优异的电子、光学、磁性等理化性能。此外，MXenes较大的比表面积和较高的光热转换效率，使其在生物医学领域尤其是肿瘤治疗方面得到大量应用。本文主要介绍了MXenes的合成方法和光热特性，重点总结分析了MXenes的光热性能在癌症治疗中的应用等研究进展，并提出了MXenes在癌症治疗中存在的潜在挑战和前景。     

有机光热转换材料及其在光热疗法中的应用

光热疗法(photothermal therapy,PTT)作为一种新型的肿瘤治疗技术,由于其对肿瘤高效的消除能力和对正常组织极低的伤害,近年来受到了强烈的关注。在过去的十余年中,许多无机光热转换材料,尤其是金和碳的纳米材料,已经被报道广泛用于光热治疗的研究中。随着纳米技术和纳米材料的发展,光热试剂的种类和性能也得到不断提升。在光热治疗优异疗效的激励下,人们越来越关心其走向临床应用的可能。近年来出现的一些新型有机光热转换试剂,因为其能够克服无机材料不可生物降解的特点而得到快速地发展。本文主要综述了最近几年发展起来的几种典型的有机光热转换纳米材料,包括小分子染料类、超分子复合物类以及共轭聚合物类,介绍了它们应用在肿瘤光热治疗的研究,并简单描述了成像指导下的光热治疗以及联合治疗方面的应用。最后,总结了现有的有机光热试剂的种类,指出其研究发展方向,分析了光热疗法目前面临的难题与挑战,及其走向临床应用的前景。     

近红外光热转换剂氧缺陷二氧化钼的制备及其在光热治疗中的应用

通过水热合成法,以五氯化钼（MoCl₅）为钼源,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为结构导向剂和还原剂,制备了二氧化钼（MoO₂）纳米颗粒,对纳米材料进行X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、紫外可见近红外（UV-Vis-NIR）吸收光谱、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振谱（EPR）等表征,结果表明制备的MoO₂纳米颗粒粒度约18 nm,粒度均匀,具有丰富的氧缺陷,在650~1 100 nm的近红外区具有良好的光吸收能力。光热测试表明该材料100 μg·mL^-1的水溶液10 min内升温达31.5℃,光热转换率高达67.9%,并且具有优异的光热稳定性。细胞毒性实验表明低剂量的该纳米材料对细胞几乎没有毒性,且对肝癌细胞的光热杀伤效果明显。     

光热材料在海水淡化领域的近期研究进展与展望

太阳能水蒸发系统成本低、能效高,对缓解能源危机、减少水污染、促进海水淡化具有重要意义.然而,太阳能驱动水蒸发的自然机制往往受到低蒸发率和吸收光谱范围小的影响.其中,局部加热并限制热损失的界面水蒸发策略被广泛认可并作为高性能、可持续的太阳能蒸汽产生的有效途径.随着太阳能水蒸发技术的不断发展,制备绿色、高效的光热材料已成为研究热点.根据光热材料的种类将其划分为:金属材料、半导体材料、碳基材料以及聚合物材料,详细阐述了不同材料的光热转换机制并总结近年来光热材料在海水淡化领域的研究现状及进展;讨论了潜在的光热候选材料,对其未来发展做出了展望.旨在为海水淡化领域中高效光热材料的合理设计和开发提供可行方案,对今后光热材料的发展具有总结和指导意义.     

pH药物控释的氮掺杂碳点载运阿霉素用于光热与化疗的协同治疗

提出一种利用氮掺杂碳点(N-CDs)的光热性能与化疗药物阿霉素(Dox)相结合的联合治疗肿瘤模式。实验结果标明,所制备的N-CDs的分散液经光照后升温可达10℃,是性能优异的光热剂。同时,载运Dox后的N-CDs-Dox纳米复合物还具有pH触发的药物控释作用。因此,这种多功能的N-CDs-Dox纳米复合物能够实现光热和化疗的协同作用,有效杀伤肿瘤细胞。     

纳米粒子/聚合物复合光热平台的构筑和应用

叙述了一系列增强纳米粒子光热性能的方法,包括通过自组装方法调控纳米粒子的空间排列,进而优化电子结构和光热转化性能;在纳米粒子及其组装结构外表面进一步包覆具有光热性质的聚合物等.这些手段能够有效地增强光热试剂在近红外光区的消光能力,达到增强光热性能的目的.另外,包覆聚合物壳层后,纳米粒子的胶体稳定性、光稳定性以及生物兼容性都能得到进一步提高,为后续的体外细胞实验和动物体内肿瘤模型实验提供了可能.     

光热催化还原二氧化碳反应器研究进展

光热催化还原技术是二氧化碳资源化的研究热点之一。设计高效的新型催化剂材料,是构建有效的光热催化反应体系的重要内容,而开发与催化材料适配的反应器,则可以最大化地发挥催化剂的性能,是光热催化放大反应的关键。本文综述了光热催化反应器的不同形式,讨论了光热催化关键变量温度、光照、给料类型和运行方式对反应器设计的影响。总结了反应器设计的局限性和挑战性,为光热催化还原二氧化碳的技术发展提出了展望。     

石墨烯/有机共轭体系的光热效应与应用

本文对近几年来石墨烯/有机共轭体系在光热效应领域取得的重要研究进展进行了总结评述。虽然有机光热试剂具有优异的光热转换效率和良好的生物相容性,但是,有机光热试剂的光稳定性差,限制了其实际应用。现有研究结果表明,石墨烯可显著地增强有机共轭体系的光稳定性,大幅提高其光热转换效率。此外,石墨烯/有机共轭体系还可集多种功能于一体,例如:光声成像指导下的光热治疗、pH响应的荧光成像和光热治疗、光热和光动力联合治疗等,这对有机共轭体系在光热治疗领域的应用具有重要意义。本文总结的研究结果及所作的分析,希望对新型有机共轭体系的光热效应及后续研究起到一定的参考和促进作用。     

光热显微术:基于光吸收的单分子成像技术

光热显微术是近年来获得广泛关注和长足发展的一种新型光学显微成像技术,能够实现单个纳米粒子甚至单分子的免标记光学成像。其成像原理是利用先进的光学方法探测单分子或单纳米粒子吸收特定波长激发光后所产生的局域温度和介质折射率的微小变化,从而定量研究观测对象的光热特性。由于无辐射弛豫是激发态分子回到基态的优势过程,分子的光热特性相比于荧光特性更具有普遍意义。凭借无需标记、高灵敏度和信号稳定等优点,近十年来,关于单分子和单纳米粒子的光热显微成像研究不断取得突破,并在纳米科学和生命科学等领域获得越来越多的发展和应用,展现出了蓬勃的生命力和良好的发展前景。本文重点综述了光热显微技术的成像原理、发展历程、技术特色以及系统优化方法,列举了光热成像在活细胞研究和生物学领域的应用,最后总结了光热成像的优缺点并分析其主要面临的挑战以及未来的发展趋势,希望吸引更多的研究人员加入到这一新技术的研究队伍中来。     

利用光热耦合下的光电导研究TiO2光热催化还原CO2（英文）

利用太阳能缓解能源危机和解决环境污染,是当前和未来的全球性课题.其中,光催化技术的研究步伐日渐加快.这不仅体现在光催化材料种类的增加,更体现在以光催化为基础的多场协同催化,特别是光热耦合作用成为增强光催化性能的一种高效、可靠的方法.氧空位的引入不仅可以拓宽催化剂对可见光的吸收、抑制载流子的复合、促进反应物的吸附以及降低反应的活化能,而且对于光热协同催化效率的提升有着重要的贡献.然而,目前光热协同催化的表征多局限于常规的光催化手段.开展光热耦合下的测量技术对深刻理解光热催化是十分必要的.本文研究温度、气氛、氧空位浓度对TiO2光电导的影响,构建光电导与光热催化活性之间的关系.我们将商用的ST-01 TiO2制成浆料,利用丝网印刷法将浆料覆盖在刻有沟槽的FTO上,并通过N2/H2混合气不同温度退火,得到不同氧空位含量的TiO2薄膜(Ov-TiO2).采用紫外-可见光谱(UV-Vis),拉曼光谱(Raman),电子顺磁共振(ESR)等手段对样品进行了表征.结果表明,N2/H2退火温度越高,氧空位浓度越高.我们对不同浓度氧空位的样品进行了光催化及光热协同催化CO2还原实验.结果表明,适量氧空位的样品(H2-150)光催化还原CO2性能最差,但光热协同催化还原CO2的性能最佳.我们对其光电导值的衰减情况进行了分析,看到H2-150样品在CO2气氛、光热条件下,电导衰减加快.由于光电导的衰减是由电荷复合和电荷参与的表面反应共同决定的,为确定是哪一因素决定了电导的衰减,我们进一步测试了H2-150样品在N2气氛下的电导衰减情况.结果发现,H2-150样品在N2气氛、光热条件下电导衰减反而变慢.这表明,造成H2-150样品在CO2气氛、光热条件下的电导衰减加快是光热条件下CO2还原速率加快,也验证了H2-150具有较好的光热催化CO2活性.与H2-150样品不同的是,大量氧空位样品(H2-350)在CO2气氛、光热条件下电导衰减反而变慢,我们认为这是由于H2-350存在深能级缺陷,在热的作用下会将捕获的电子释放,因此延缓了光电导的衰减.但由于深能级电子的还原能力较弱,所以H2-350样品的光热CO2还原活性稍逊于H2-150.综上所述,在光热电导与光热催化相关的研究中,我们证实了在Ov-TiO2中被捕获的电子在热激发下可再次向导带弛豫,从而解释了Ov-TiO2优异的光热催化性能.因此,光热电导的研究在理解光热催化方面具有重要的前景.     

光热转换材料及其在脱盐领域的应用

光热脱盐技术在缓解水资源短缺和减少水环境污染等方面具有重要的应用前景,已吸引了各国研究者的广泛关注。光热脱盐主要是利用光热转换材料将吸收的太阳光能直接、高效地转化为热能,以蒸发水分实现含盐水脱盐和水质净化,其效率取决于光热转换材料的性能。本文综述了近年来太阳能光热转换材料如金属基材料、碳基材料、半导体材料、有机聚合物材料、复合光热材料的研究现状及其光热转换机理,并介绍了光热转换材料在脱盐领域的应用进展。基于上述分析,对光热转换材料在未来脱盐领域的研究前景进行了展望,提出应针对光热转换材料的低强度全光谱吸收和高效转化利用、光热稳定性和重复使用性提高,以及光热脱盐系统的热传递损失最小化和热量利用最大化等方面进行深入探析。     

铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺纳米球的制备及在光热/光动力/化学动力学肿瘤治疗中的应用

肿瘤微环境(TME)的复杂性,使得单一治疗方式很难实现完全治愈。 为此,构建了一种负载吲哚菁绿(ICG)的铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺多功能纳米球Fe-PNPD-ICG(FPIs),用于光热(PTT)/光动力(PDT)/化学动力学(CDT)的联合治疗。 在808 nm激光器照射下,ICG作为光敏剂可以产生单线态氧,铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺纳米球作为光热剂具有36.65%的光热转换效率。 FPIs一旦内化到肿瘤内,由Fe³⁺/Fe²⁺转化引发Fenton反应产生·OH实现化学动力学治疗,反应过程中可以清除TME中过表达的谷胱甘肽(GSH),从而降低肿瘤中的抗氧化能力。 同时,产生的氧气可以改善TME中乏氧情况,增强PDT的治疗效果。 因此,FPIs是PTT/PDT/CDT联合治疗的一种理想材料,在肿瘤治疗中具有潜在的应用前景。     

卟啉-石墨炔衍生物的光热/光动力联合治疗

在本研究中,我们设计合成了两种卟啉修饰的新型石墨炔衍生物GDYO-TPP和GDY-TPP,它们在有机溶剂和水中具有良好的分散性及优异的生物相容性.研究发现GDYO-TPP和GDY-TPP不仅具有优异的光热转换性能,还具有优异的产生单线态氧能力,并可用于肿瘤的光热/光动力联合治疗,在动物体内表现出优异的肿瘤细胞生长抑制作...     

金纳米笼探针用于线粒体成像和光热损伤细胞

线粒体是许多细胞行为的关键调节细胞器,线粒体膜电位降低被认为是细胞凋亡所发生的最早事件之一,因此线粒体成像及其膜电位的检测分析,对疾病的检测与治疗有重要的科学意义.采用金纳米笼(Aunanocages,Au NCs)介导的光热损伤与温度敏感的药物释放相结合,开发了一种线粒体靶向的荧光纳米探针AuNCs/PLEL/JC/KLA.引入一种线粒体靶向肽(KLAKLAKKLAKLAK,KLA),作为纳米探针的“指向标”,指引着探针特异地靶向到细胞线粒体部位,随后在近红外光的照射下, AuNCs吸收光能转化为热量,实现光热介导的细胞损伤.同时,高温促使外层温敏水凝胶发生凝胶-溶胶转变,实现荧光染料(JC-10)的释放.所释放的JC-10荧光染料可根据线粒体的活力表现出两种荧光信号,用于监测线粒体膜电位的变化.总之,该荧光纳米探针不仅实现了线粒体靶向的荧光成像与损伤细胞,同时还可以监测线粒体膜电位的变化.     

激光光热光谱分析特性比较

本文详细比较了激光光热偏转,激光热透镜和激光光热折射光谱法的基本原理,光学构型和分析化学特性。并讨论了激光光热光谱法的分析现状和应用潜力。     

小分子基温敏聚合物纳米粒子的制备及在近红外二区荧光成像与光热治疗中的应用

以有机小分子4,9-二(5-9H-芴-2-基-噻吩-2-基)-6',7-联苯[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(TQF)为前驱体, 通过化学方法将其修饰为可引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)反应的小分子链转移剂TQF-苯基硫代链 转移剂（CTA）. 以TQF-CTA为链转移剂, 以偶氮二异丁腈为引发剂, 引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和 甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)发生RAFT聚合反应, 合成了具有良好水溶性和较低临界溶解温度(LCST)的小分子基共聚物[TQF-P(NIPAAm-co-OEGMA), TPNO]. 将其直接溶于水中可制备成温敏的球形纳米粒子 TPNO NPs. 研究结果表明, TPNO NPs在温度大于LCST(35 ℃)时表现出一个明显的粒径变化和显著的荧光 增强行为(2.2倍), 并成功实现了对活体小鼠血管与肿瘤的明亮近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像(FI). 同时, TPNO NPs有着良好的光热转换效率(PCE=29.8%), 通过体外细胞实验证明了其对细胞具有较好的光热治疗(PTT)效果.     

石墨烯三维结构组装体制备及光热水蒸发和水处理研究进展

水资源短缺是世界长期面临的问题,当前全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足,其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。近年来,人们开发了新型太阳能界面水蒸发材料和技术,能够利用高效光热材料吸收太阳能转化为热能,实现大量的、快速的水蒸发,冷凝后收集便得到洁净水,是一种高效、绿色、低成本水处理和解决水资源短缺的方法。石墨烯三维组装体材料的物理和化学性质优异,光热转化效率高,同时其太阳光吸收率高,内部微纳孔道丰富,具有良好的水传输通道,表面水蒸发面积大,在太阳光照射下能够实现超高的水蒸发速率,在光热水处理方面展现了巨大的科学研究意义和实用价值。本文将综述石墨烯三维组装体的制备及光热水处理方面的研究进展,包括石墨烯三维结构组装体制备方法,其光热水蒸发性能,总结了石墨烯三维结构组装体在光热水蒸发及水处理方面的应用,最后分析了石墨烯三维结构组装体光热水处理面临的问题及展望。