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石墨烯基纳米材料在光动力治疗肿瘤中的应用:合成策略,功能机制与临床转化研究

 

Authors Liang J, Wu Y, Zhang C, Yi R, Zheng J, Zhao R, Shan D, Wang B

Received 9 January 2025

Accepted for publication 26 May 2025

Published 27 June 2025 Volume 2025:20 Pages 8359—8392

DOI https://doi.org/10.2147/IJN.S516606

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Editor who approved publication: Dr Yan Shen

作者:梁筠晗1, 武洋2, 张长源2, 伊然2, 郑静2, 赵瑞芬3, 珊丹4王百齐2,5,6,7,*

作者单位:1天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津,中国;2天津医科大学公共卫生学院职业与环境卫生系,天津,中国;3内蒙古工业大学化工学院安全工程系,内蒙古呼和浩特,中国;4南开大学医学院天津市口腔医院,天津,中国;5天津医科大学人口重大疾病预防控制教育部重点实验室,天津,中国;6天津市环境、营养与公共卫生重点实验室,天津,中国;7天津医科大学国家实验预防医学教育示范中心,天津,中国;

*通讯作者

通讯作者邮箱:wangbaiqi@tmu.edu.cn

摘要:光动力治疗(PDT)是一种通过光激活型光敏剂(PSs)产生活性氧(ROS)以诱导肿瘤细胞凋亡的有效治疗策略。尽管PDT在肿瘤治疗中具有一定的选择性,但其在肿瘤治疗时仍面临组织穿透深度有限及靶向精准性不足的挑战。针对这些问题,石墨烯基纳米材料,如氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、石墨烯量子点(GQDs)和石墨烯纳米片(GNS),凭借其在光穿透增强、PSs活性提升及肿瘤靶向性改善方面的独特优势,为PDT提供了创新性的解决方案。基于此,本综述重点阐述了石墨烯基纳米材料如何通过多种功能化策略应对上述挑战,包括受体介导的肿瘤靶向、尺寸依赖性的组织穿透、光学协同效应以及对肿瘤缺氧微环境的调控等。此外,本文还探讨了石墨烯基纳米材料合成工艺与制备过程中的关键技术挑战。本文聚焦于四类典型的石墨烯基衍生物——GOrGOGQDsGNS,系统分析了反应条件、催化剂类型及前驱体纯度等因素对其结构特性及在PDT中功能表现的影响机制。为推动石墨烯基纳米材料从实验室研究向临床应用的转化,文章进一步探讨了规模化生产的可行性策略,重点强调简化合成工艺与提升制备效率,以实现其在更广泛生物医学领域中的应用。本综述为推动石墨烯基纳米材料在PDT临床应用提供了独到见解,致力于架起纳米材料结构设计与癌症精准治疗之间的桥梁。

关键词:石墨烯基纳米材料;光动力治疗;功能化策略;靶向性;肿瘤治疗