膀胱癌是全球范圍內復發率和死亡率都較高的惡性腫瘤，傳統的治療手段如手術、化療和放療雖然有效，但常常伴隨著明顯的副作用，并且對于晚期患者療效有限。因此，迫切需要開發兼具高特異性和微創性的新型治療策略。聲動力治療（Sonodynamic Therapy， SDT）作為一種新興療法，利用超聲波激活腫瘤部位富集的聲敏劑，產生具有細胞毒性的活性氧（Reactive Oxygen Species， ROS），從而殺傷腫瘤細胞。它具有穿透深度大、無創、副作用小等優點，展現出巨大的潛力。然而，傳統聲敏劑材料常常面臨一個棘手的問題：聚集導致淬滅（Aggregation-Caused Quenching， ACQ）。簡單來說，這些分子在溶液中表現良好，但一旦在腫瘤部位聚集起來，發光和產生ROS的能力反而會大幅下降，嚴重限制了治療效果。為了打破這一瓶頸，科學家們將目光投向了具有相反特性的聚集誘導發射（Aggregation-Induced Emission， AIE）材料。AIE材料在分散狀態下幾乎不發光，但在聚集狀態下熒光會顯著增強，這正好契合了在腫瘤富集部位高效工作的需求。不僅如此，AIE材料通常還具有優異的光穩定性和生物相容性。更重要的是，一些先進的AIE材料能夠發射處于第二近紅外窗口（NIR-II， 1000-1700 nm）的光，相比于傳統熒光成像，NIR-II成像具有組織穿透更深、空間分辨率更高、自體熒光干擾更小的優勢，能夠實現更精準的腫瘤定位和治療過程實時監控。將NIR-II成像功能與基于AIE的聲動力治療結合起來，構建“診療一體化”平臺，成為精準腫瘤學領域一個極具吸引力的研究方向。

在此背景下，長春理工大學化學與環境工程學院的單美欣、王新偉、王竹、徐純、李雷嬌、李文亮、肖海華與瓦日斯力江·瓦哈甫團隊在《Bioactive Materials》上發表了一項研究。他們成功設計并合成了一種基于苯并噻二唑、具有AIE特性的新型聲敏劑BBTPA，并通過與一種ROS響應的聚合物PMD以及兩親性聚合物DSPE-PEG₂₀₀₀共組裝，構建了納米顆粒NP^BBTPA。該研究旨在探索這種新型納米平臺在超聲激活下，能否高效產生ROS，誘導膀胱癌細胞發生一種特殊的、伴有強烈免疫刺激作用的程序性細胞死亡——細胞焦亡（Pyroptosis），并進一步激發抗腫瘤免疫反應，從而實現高效的聲動力免疫聯合治療。

研究者主要運用了以下關鍵技術方法：1. 有機合成與表征：通過Suzuki-Miyaura偶聯等反應合成BBTPA及其前體，并利用核磁共振氫譜（¹H NMR）、質譜（MALDI-FTICR-MS）、紫外-可見吸收光譜（UV-VIS）和熒光光譜進行表征與光物理性質分析；通過密度泛函理論（DFT）計算分子軌道和單線態-三線態能隙（ΔE_ST）。2. 納米材料制備與表征：采用納米沉淀法制備NP^BBTPA納米顆粒，利用透射電子顯微鏡（TEM）、動態光散射（DLS）、Zeta電位分析其形貌、尺寸和穩定性。3. 體外生物學評價：使用膀胱癌細胞系（如UMUC3、MB49）進行細胞攝取（共聚焦顯微鏡CLSM、流式細胞術）、ROS生成檢測（流式細胞術、CLSM使用DCFH-DA探針）、細胞毒性評估（MTT法、活/死細胞染色）、線粒體功能檢測（JC-1染色、膜電位流式分析、透射電鏡TEM觀察）、細胞焦亡與免疫原性細胞死亡（ICD）相關指標檢測（蛋白質印跡法Western blot檢測GSDME、Cleaved-Caspase3；酶聯免疫吸附測定ELISA檢測炎癥因子；CLSM觀察HMGB1和鈣網蛋白CRT的易位）。4. 轉錄組學分析：對處理后的細胞進行RNA測序（RNA-seq），并進行差異基因表達、KEGG通路富集和基因集富集分析（GSEA）。5. 體內藥效與成像評估：使用C57BL/6小鼠構建皮下MB49膀胱癌模型，通過尾靜脈注射NP^BBTPA后進行NIR-II熒光活體成像，觀察納米顆粒的腫瘤靶向性與分布；在超聲照射下進行抗腫瘤治療，監測腫瘤體積和體重變化；治療結束后，取腫瘤組織進行組織病理學（H&E染色）和細胞凋亡（TUNEL染色）分析。6. 體內免疫應答分析：通過流式細胞術詳細分析腫瘤組織、脾臟和淋巴結中免疫細胞的變化，包括樹突狀細胞（DC）的成熟（CD80⁺CD86⁺）、自然殺傷細胞（NK細胞）的活化（NK1.1⁺CD69⁺KLRG1⁺）、腫瘤相關巨噬細胞（TAM）的極化（M1/M2比例）以及CD8⁺T細胞的浸潤（CD3⁺CD8⁺）。

研究者首先合成了目標化合物BBTPA，并證實其具有擴展的π共軛系統，在四氫呋喃中最大吸收波長紅移至856 nm，并在900-1400 nm范圍內有強熒光發射，峰值在1119 nm，具備NIR-II成像潛力。溶劑依賴性熒光光譜實驗表明，BBTPA在不良溶劑甲苯中熒光強度顯著增強，證實了其AIE特性。理論計算顯示其具有較小的單線態-三線態能隙（ΔE_ST= 0.91 eV），有利于發生系間竄越（ISC），從而促進ROS生成。

為解決BBTPA水溶性差的問題，研究者將其與ROS響應性聚合物PMD和DSPE-PEG₂₀₀₀共組裝，成功制備了平均粒徑約125.6 nm、分布均勻的球形納米顆粒NP^BBTPA。該納米顆粒保留了BBTPA的NIR-II吸收與發射特性。電子順磁共振（ESR）光譜和化學探針（DPBF、TMB）實驗證明，NP^BBTPA在超聲（US）刺激下能有效產生I型（羥基自由基·OH）和II型（單線態氧¹O₂）ROS。同時，在過氧化氫（H₂O₂）模擬的氧化應激條件下，納米顆粒發生降解，證實了其ROS響應性解離的特性。

利用其自身熒光，研究發現NP^BBTPA可被膀胱癌細胞UMUC3有效內吞，且攝取呈時間依賴性。在超聲照射下，NP^BBTPA處理組細胞內ROS水平顯著升高。細胞毒性實驗表明，NP^BBTPA本身對細胞毒性很低，但與超聲聯用后，能顯著抑制UMUC3、MB49和T24等多種膀胱癌細胞的活力，半抑制濃度（IC₅₀）在33-42 μg/mL之間，活/死細胞染色結果也直觀地證實了其超聲激活的殺傷效應。

共定位實驗顯示NP^BBTPA主要定位于細胞線粒體。經NP^BBTPA+ US處理的細胞，線粒體膜電位顯著下降，透射電鏡下可見線粒體腫脹、嵴結構破壞等損傷形態。Western blot分析顯示，該處理組中剪切形式的Caspase-3（Cleaved-Caspase3）和GSDME-N片段（焦亡執行蛋白Gasdermin E的活性形式）表達量顯著上調。共聚焦顯微鏡下可觀察到細胞腫脹、膜起泡等典型的焦亡形態。此外，處理組細胞上清液中ATP、乳酸脫氫酶（LDH）以及炎癥因子（TNF-α， IL-6， IL-18）的釋放量均顯著增加。這些結果表明，超聲激活的NP^BBTPA通過誘發線粒體損傷和ROS爆發，激活了Caspase-3/GSDME介導的經典細胞焦亡通路。

免疫原性細胞死亡（ICD）的標志之一是損傷相關分子模式（DAMPs）的釋放。研究發現，NP^BBTPA+ US處理能促使高遷移率族蛋白B1（HMGB1）從細胞核轉移到胞外，并驅動鈣網蛋白（CRT）從內質網易位至細胞膜表面。將經不同方式處理的腫瘤細胞與骨髓來源的樹突狀細胞（BMDCs）共培養后發現，NP^BBTPA+ US處理組的癌細胞最能促進BMDCs的成熟（CD80⁺CD86⁺細胞比例最高）。這證明NP^BBTPA誘導的焦亡具有免疫原性，能夠啟動抗腫瘤免疫應答。

對處理后的細胞進行轉錄組測序分析發現，NP^BBTPA+ US處理能顯著影響基因表達。KEGG通路富集分析顯示，該處理抑制了與線粒體功能密切相關的代謝通路（如三羧酸循環TCA cycle、氧化磷酸化等），同時上調了包括IL-18在內的多種免疫刺激因子的表達。這從基因組層面證實了NP^BBTPA通過破壞線粒體功能和重塑腫瘤免疫微環境來發揮抗腫瘤作用。

在荷瘤小鼠模型中，尾靜脈注射NP^BBTPA后，通過NIR-II活體成像觀察到納米顆粒在腫瘤部位特異性富集，并在2小時左右達到峰值。治療實驗顯示，NP^BBTPA+ US聯合治療能顯著抑制腫瘤生長，抑瘤率達70.5%，且對小鼠體重無顯著影響，表現出良好的生物安全性。腫瘤組織切片H&E和TUNEL染色顯示該治療組存在大量細胞壞死和凋亡。

深入的流式細胞術分析揭示了NP^BBTPA+ US治療強大的免疫激活效果。在腫瘤組織和引流淋巴結中，成熟樹突狀細胞（DC）的比例顯著增加。腫瘤微環境內的自然殺傷細胞（NK細胞）活化比例大幅提升，腫瘤相關巨噬細胞（TAM）向具有抗腫瘤作用的M1型極化比例增加。最重要的是，腫瘤組織和脾臟中浸潤的細胞毒性CD8⁺T細胞數量顯著增多。免疫熒光染色也證實了腫瘤組織中Cleaved-Caspase3表達增加和CD8⁺T細胞浸潤增強。

本研究成功開發了一種基于AIE聲敏劑BBTPA的納米診療平臺NP^BBTPA。該平臺巧妙地將NIR-II成像、超聲激活的ROS產生、ROS響應性藥物釋放、線粒體靶向的細胞焦亡誘導以及免疫激活等多種功能整合于一體。研究系統地從分子、細胞到動物模型層面證實了其工作機制：NP^BBTPA在超聲作用下高效產生ROS，靶向損傷線粒體，進而通過激活Caspase-3/GSDME通路引發腫瘤細胞焦亡；這種焦亡并非“靜默”的死亡，而是釋放出HMGB1、CRT等“危險信號”，即免疫原性細胞死亡（ICD），從而募集并激活樹突狀細胞，最終驅動強大的抗腫瘤免疫應答，表現為細胞毒性T細胞和NK細胞的大量浸潤與活化。

這項工作的意義在于：第一，它提供了一種克服傳統聲敏劑ACQ效應、實現聚集狀態下高效ROS生成的新材料設計思路。第二，它首次將具有NIR-II成像能力的AIE聲敏劑應用于聲動力治療，并系統闡述了其通過誘導焦亡來激活免疫的全新機制，為“聲動力-免疫”聯合療法提供了堅實的理論和實驗依據。第三，所構建的NP^BBTPA納米顆粒具有良好的生物相容性、腫瘤靶向性和明確的ROS響應性，展現出較高的臨床轉化潛力。總之，該研究不僅為膀胱癌的精準診斷和高效治療提供了一個有前景的診療一體化候選方案，也為利用細胞焦亡這一特殊死亡方式增強癌癥免疫治療開辟了新途徑。