骨肉瘤是常见的原发性骨肉瘤。现代治疗方案将多药化疗与手术切除相结合。然而，这种策略仍远未达到充分有效的程度，近几十年来患者生存率始终未得到显著提升。光热疗法（PTT）已成为一种先进且极具前景的恶性肿瘤抑制治疗策略，具有显著的内在优势。

作为一种有利的非侵入性治疗方式，光热疗法（PTT）高度依赖功能性光热剂（PTAs）将外源光能转化为局部热能，其中高性能光敏剂作为核心功能介质，确保有效的肿瘤抑制和精准的光热治疗。在近红外（NIR）光照射下，光热剂将吸收的光子能量转化为热能，诱导局部高热，从而实现癌细胞消融，且几乎无手术创伤或疼痛。

然而，大多数现有光敏剂的光热转换效率不足，必须在高功率近红外照射下运行，其功率密度超过1W·cm−2。在临床治疗中，最大允许照射量（MPE）被公认为0.33W·cm−2(808nm)，这被视为一项标准的安全性要求。目前，缺乏具有高光子转换效率（PCE）的光敏剂已成为光热治疗（PTT）技术临床应用的主要障碍。

在开发近红外光热剂方面，受体-供体-受体（A-D-A）型有机小分子在这些材料中展现出独特优势，这得益于其可调的光物理性质和出色的生物相容性。迄今为止，通过合理的分子设计，A-D-A型光敏剂的PCE已从27%显著提升至60%以上。

尽管A-D-A型光敏剂的PTT性能有所提升，但其化学结构与PCE之间的相关性仍不明确，这使得进一步提高PCE面临巨大挑战。因此，除少数特例以外，大多数A‑D‑A型光热试剂仅能在违背医用安全标准的高功率（1 W・cm⁻²）近红外光下实现中等光热治疗效果，极大限制了实际应用。亟需探索提升A‑D‑A分子光热转换效率的新策略，使其可在临床安全剂量的近红外光下用于肿瘤治疗。

分子内推‑拉电子效应在各类功能材料体系中应用潜力巨大。该经典分子设计策略已广泛用于有机光伏、存储器件、发光元件、非线性光学材料及生物医用光热试剂。多数近红外染料通过构建推‑拉电子结构，优化吸收光谱、摩尔消光系数、能级等光电性质，进而提升光热治疗性能。

除本征光电性质外，推‑拉电子体系还会调控分子聚集行为。光敏剂通常组装为纳米颗粒（NPs）使用，聚集诱导的特殊性质是提升其性能的关键机制。但目前分子内推‑拉电子效应如何调控A‑D‑A分子聚集行为尚不明确，制约了光热试剂性能的进一步突破。

因此，构建推‑拉电子结构优化的A‑D‑A型分子，对提升光热试剂的光热转换效率至关重要。多数肿瘤的化疗虽有效，但伴随严重副作用；近年来多种生物材料被用于疾病治疗，却均存在局限性。而光热治疗可高效杀伤肿瘤，且基本无明显副作用。

不同治疗组小鼠的肝肾功能参数及H&E染色结果（图源自Advanced Science）

本研究通过理性合成一系列定制化A‑D‑A分子衍生物，调控分子内推‑拉电子相互作用。对分子结构的精准调控可有效提升光热试剂的光热转换性能，使其能够在临床安全标准下实现体内安全、有效的光热治疗。

氟化修饰的IEICO‑F分子内部推‑拉电子效应，使其吸收光谱与808 nm近红外激光实现最优匹配；同时IEICO‑F兼具高吸收系数、紧密的分子堆积及充足的非辐射衰减速率常数，最终实现65.59%的高光热转换效率。在医用安全的低功率近红外光（0.33 W・cm⁻²）照射下，质量浓度100 μg・mL⁻¹的IEICO‑F纳米颗粒可使多种骨肉瘤细胞死亡率超过92%，并实现实体肿瘤的完全消融。

体内实验证实，基于IEICO‑F的纳米颗粒生物安全性良好，对正常组织毒性低。本研究表明，调控分子内推‑拉电子效应是开发高光热转换效率光敏剂、实现医用安全标准下高效肿瘤光热治疗的有效策略。

参考消息：https://doi.org/10.1002/advs.75482