本研究由张依依、田思丹、黄丽萍、李亚楠等（共同第一作者）合作完成，通讯作者为罗亮教授，研究团队主要来自华中科技大学生命科学与技术学院国家纳米药物工程研究中心、中国药科大学药学院、南京师范大学食品科学与制药工程学院以及布鲁克（北京）科技有限公司上海分公司等机构。该研究于2022年7月发表在《Nature Communications》期刊上，论文标题为《活性氧响应且拉曼可追溯的水凝胶联合光动力与免疫疗法用于术后癌症治疗》。

该研究属于纳米医学与肿瘤免疫治疗交叉领域。免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade, ICB）疗法虽已成为多种恶性肿瘤临床一线治疗的重要手段，但许多实体瘤因肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes, TILs）稀少、免疫抑制性肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）显著而表现为免疫“冷”肿瘤，对ICB疗法响应不佳。光动力疗法（photodynamic therapy, PDT）产生的活性氧（reactive oxygen species, ROS）可直接杀伤肿瘤细胞，并促进树突状细胞（dendritic cells, DCs）成熟、TILs募集以及巨噬细胞由促肿瘤M2表型向抑肿瘤M1表型转化。因此，PDT与ICB联合治疗被认为是将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤的有效策略。然而，光敏剂在载体内部产生的ROS不可避免地损伤共递送的ICB抗体，显著降低抗体活性。针对这一关键问题，本研究设计了一种基于聚（十碳-4,6-二炔二酸）（poly(deca-4,6-diynedioic acid), PDDA）与普鲁兰多糖（pullulan）交联而成的活性氧响应水凝胶（命名为PPG），在PDT过程中既可通过PDDA骨架清除有害ROS以保护抗体，又可触发水凝胶逐步降解释放药物。此外，PDDA在细胞拉曼静默区（1800–2800 cm⁻¹）具有超强且与骨架降解相关的拉曼信号（2121 cm⁻¹），使水凝胶的降解过程可通过拉曼成像进行可视化追踪。

研究首先验证了PDDA在光敏剂二氢卟吩e6（chlorin e6, ce6）经640 nm红光照射产生的ROS作用下可完全降解。实验表明，随着照射时间延长，PDDA在460 nm的吸收峰及1522 cm⁻¹和2121 cm⁻¹的拉曼特征峰同步降低，降解产物以琥珀酸为主。基于此，团队通过EDC/DMAP催化酯化反应将PDDA与普鲁兰多糖交联制备PPG，并通过调节PDDA/普鲁兰多糖质量比（1:4至1:20）调控水凝胶的交联密度。扫描电子显微镜显示水凝胶具有均匀多孔结构；溶胀性能和力学流变测试表明，PDDA/普鲁兰多糖质量比为1:8的PPG在溶胀能力、机械强度和体内降解速度之间达到较好平衡。在体内实验中，包载ce6的ce6@PPG植入荷4T1瘤小鼠术后创腔，接受640 nm LED照射组的水凝胶在第21天完全降解，而未照射组至第28天才完全降解；同时，利用PDDA在2120 cm⁻¹的拉曼信号对水凝胶进行了无组织背景干扰的拉曼成像，图像形态与光学图像一致，证明拉曼成像可实时追踪水凝胶降解。体外药物释放实验显示，无光照时15天内仅约6%模型抗体逃逸，而照射组药物释放显著加快。体内近红外荧光成像进一步证实，afigg/ce6@PPG水凝胶中ce6和抗体的荧光衰减显著慢于游离药物，且光照可加速二者释放。在抗体保护方面，纳米表面等离子体共振（nanoSPR）分析显示，游离acd47与ce6共孵育并经光照后，其与CD47抗原的亲和力显著下降，而加入PDDA或PPG后抗体亲和力基本保持不变，证明PDDA可通过消耗ROS有效保护acd47活性。

体内抗肿瘤疗效实验中，研究采用不完全切除的4T1-luc乳腺癌小鼠模型，将约90%肿瘤切除后，在创腔分别给予PBS、游离acd47/ce6+光照、空白PPG、ce6@PPG+光照、acd47/ce6@PPG以及acd47/ce6@PPG+光照。结果显示，acd47/ce6@PPG+光照组在第24天生物发光信号几乎完全消失，第34天时7只小鼠中仅2只出现微小复发，复发率显著低于其他组；该组肿瘤复发重量最低，60天生存率超过60%。此外，与无ROS响应能力的聚丙烯酸基水凝胶（acd47/ce6@PAA+光照）相比，acd47/ce6@PPG+光照组对肿瘤复发的抑制效果显著更优。免疫学分析表明，acd47/ce6@PPG+光照组肿瘤内CD8⁺ T细胞比例较空白PPG组升高21倍，CD4⁺ T细胞、淋巴结成熟树突状细胞、M1/M2巨噬细胞比例均显著升高，而调节性T细胞（Tregs）比例降低；血清中IL-6、IFN-γ、TNF-α、IL-2等细胞因子水平也明显增加。这说明该水凝胶通过PDT与acd47的协同作用，成功将免疫“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤。

在长期免疫记忆和转移抑制方面，术后60天肺组织HE染色显示，acd47/ce6@PPG+光照组肺转移结节数量显著低于其他各组。对治愈小鼠再次接种4T1细胞后，肿瘤生长在16天内被明显抑制；治愈小鼠淋巴结中效应记忆T细胞（TEM）比例较正常小鼠升高2.4倍，再挑战肿瘤中CD8⁺ T细胞和巨噬细胞浸润也明显增多，表明该治疗策略成功建立了长期系统性抗肿瘤免疫记忆。生物安全性评价显示，PPG对NIH3T3和4T1细胞无细胞毒性，植入部位皮肤及主要脏器HE染色未见明显慢性炎症或损伤，体重、血液学及血清生化指标均无显著异常。

本研究的主要结论是：基于PDDA构建的ROS响应性、拉曼可追溯水凝胶acd47/ce6@PPG可有效保护ICB抗体免受PDT产生的ROS损伤，同时实现光敏剂和抗体的持续受控释放；单次给药即可显著抑制术后肿瘤复发和转移，并诱导长期免疫记忆效应。该研究为克服免疫“冷”肿瘤对ICB治疗响应差的问题提供了兼具PDT与免疫治疗协同增强效应的局部药物递送平台。其科学价值在于阐明了PDDA作为ROS清除剂、可控降解骨架及拉曼成像探针的多重功能，为可示踪智能水凝胶的设计提供了新思路；应用价值在于该水凝胶有望成为临床术后肿瘤辅助治疗的通用型缓释载体，尤其适用于乳腺癌等免疫原性较低的实体瘤。

该研究的亮点包括：首次发现PDDA可在光敏剂介导的PDT条件下完全降解为琥珀酸，并提出通过骨架降解实时消耗ROS以保护抗体的机制；利用PDDA在拉曼静默区的超强信号实现水凝胶降解过程的无标记拉曼示踪，避免了外源成像探针无法真实反映载体降解行为的局限；建立了基于1:8 PDDA/普鲁兰多糖质量比的最佳水凝胶配方，平衡了力学、溶胀与降解性能；在动物水平实现了对免疫“冷”肿瘤的单次局部给药即可长期抑制复发、转移并建立免疫记忆的治疗效果。