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中科院納米能源所李琳琳團隊 Small：氧空位工程增強壓電聲動力學腫瘤治療

2023-03-17 來源：高分子科技

隨著納米醫學的發展，超聲（US）介導的聲動力治療（SDT）由于較高的組織穿透性和生物安全性，在抗菌、惡性腫瘤、感染性疾病治療中展示出廣闊的應用前景。然而，傳統無機聲敏劑中聲動力量子產率較低，電荷載流子（即電子-空穴對）的快速復合，導致了活性氧（ROS）的產生效率低下，極大地限制了SDT的治療效果。

圖1. 鐵摻雜鎢酸鉍納米片用于增強SDT的示意圖。

前期工作中，中科院北京納米能源與系統研究所李琳琳團隊發現了無機壓電半導體材料可以作為聲敏劑用于SDT，通過壓電（光）電子學效應促進電荷載流子的遷移和分離，提高ROS的產生（Nano Energy 2018, 46, 29; Nano Today 2021, 37, 101104; Nano Res. 2022, 15, 7304; ACS Nano 2022, 16, 9304；綜述BMEMat 2023, DOI: 10.1002/bmm2.12006）。在此基礎上，為了進一步提高SDT的治療效果，李琳琳團隊通過鐵摻雜誘導氧空位的策略，制備了具有壓電效應的鎢酸鉍納米片（BWO-Fe NSs）用于增強的腫瘤SDT。與未摻雜的鎢酸鉍納米片（BWO NSs）相比，鐵摻雜誘導的氧空位將BWO-Fe NSs的帶隙從2.65 eV縮小到2.25 eV，這意味著BWO-Fe NSs更容易被US激發。同時，在US刺激下，BWO-Fe NSs的壓電效應可以進一步促進電荷載流子的遷移，從而產生更多的ROS以提高SDT效率。而且，鐵摻雜和氧空位賦予了BWO-Fe NSs更高的Fenton反應活性，能夠將腫瘤部位的內源性過氧化氫（H₂O₂）轉化為羥基自由基（?OH），以放大細胞氧化損傷。動物實驗表明，BWO-Fe NSs在US作用下具有較高的腫瘤抑制率，是一種高效的聲敏劑。這種通過摻雜的方式將氧空位引入壓電聲敏劑中的策略可能為改善SDT提供了一條可行的方案。

圖2. 鐵摻雜鎢酸鉍納米片的合成與表征。

該研究成果以“Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy through Iron-Doping and Oxygen-Vacancy Engineering of Piezoelectric Bismuth Tungstate Nanosheets”為題發表在學術期刊《Small》上。論文共同第一作者為廣西大學和中科院北京納米能源所聯合培養的丁一鳴博士和博士生趙運超，通訊作者為中科院北京納米能源所李琳琳研究員。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202300327

李琳琳課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin

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（責任編輯：xu）

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