信息来源：中国人民大学化学与生命资源学院 发布日期：2026年3月4日

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近日，中国人民大学化学与生命资源学院王亚培课题组在介入式光热治疗领域取得新进展，相关成果以“Adaptive optical waveguide system for large-area and overheating-preventing phototherapy in deep tissue”为题，发表在Nature Communications上（DOI: 10.1038/s41467-026-69759-5）。论文第一作者为我院在读博士研究生王振昊，通讯作者为王亚培教授。

光疗因其无毒、高选择性和微创等优势备受瞩目，但受限于光在生物组织中的穿透深度，传统光疗多用于浅表疾病的治疗。虽然借助光纤的介入式光疗解决了深层组织光递送的问题，但由于缺乏对皮下温度波动的即时感知与响应机制，极易导致光路周围的健康组织出现热损伤。

针对这一临床痛点，研究团队巧妙设计了一种基于负反馈调节机制的自适应光波导系统（AOWS）。该系统采用了一种具有热响应特性的离子液体 ([P4444][TsO]) 水溶液作为波导的温度门控材料。该材料具有可精准调节的相转变温度（Tcp），当局部温度超过Tcp时，离子液体与水发生相分离使溶液由透明转为混浊，对光进行散射；待局部温度降低至Tcp之下，溶液又变为透明状态，光路恢复。此外，该系统的光纤出口被设计为可变形态（如凸面、平面或凹面），能够精准调节光的发散角，从而在更贴近病灶的位置实现更大的光照面积，大幅缩短了光在正常组织中的传播路径。

AOWS 最有意思的设计在于其巧妙的负反馈控温机制。在实际应用中，光纤头温度（Ta）与病灶区的光热材料核心温度（Tc）之间预留了一定间距（预设杀伤范围），使得热传递过程成为整个系统的决速步。AOWS将近红外光递送到光热材料处使得病灶升温并向四周热扩散，当光纤头温度Ta超过离子液体水溶液的相变温度（Tcp）时，溶液发生相分离瞬间阻断入射近红外光，光热材料核心温度Tc开始下降，引起Ta协同下降；随着温度下降到Tcp以下，相分离消失，光传输再次恢复，Tc继续升温。由于热传导的时间差，这种动态的“光控开关”使得Tc和Ta都在各自的温度区间内发生规律性振荡 。更重要的是，由于光热材料的光热效应，Tc始终高于Ta。这种设计既不限制病灶区的高温，保证了充分的治疗效果，又将外围正常组织的温度严格限制在安全线内，彻底排除了热损伤风险 。

研究表明，在模拟组织和活体动物实验中，AOWS展现出了卓越的控温与治疗效能。在活体巴马小型猪后腿肌肉的介入光热实验中，将光纤头与光热材料之间的间距设置为0.4 cm，采用传统光纤系统（OWS）照射会导致病灶外围0.8 cm处的正常组织出现热凝固性坏死；而采用了 AOWS 的实验组在确保病灶核心温度的同时，有效将外围组织温度控制在安全范围内，未观察到毗连正常组织的热损伤。这种负反馈控温完全不依赖于外部光源功率的实时调节，即便光源功率升高，病灶毗连正常组织的温度也始终维持在 44 ℃ 以下，极大地提升了操作的安全性和便利性。

该研究构建了一个具有极高生物安全性和大面积照明能力的深层组织光疗新范式。这种自适应光波导系统不仅解决了介入式光疗中的“热失控”难题，也为未来开发更安全、更精准的临床智能光疗与生物电子设备提供了全新的材料学与光学设计思路。

上述研究得到了国家自然科学基金重点项目的资助。