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中科院納米能源所李琳琳團(tuán)隊 Small：氧空位工程增強(qiáng)壓電聲動力學(xué)腫瘤治療
2023-03-17  來源：高分子科技

  隨著納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展，超聲（US）介導(dǎo)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(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)無機(jī)聲敏劑中聲動力量子產(chǎn)率較低，電荷載流子（即電子-空穴對）的快速復(fù)合，導(dǎo)致了活性氧（ROS）的產(chǎn)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(qiáng)SDT的示意圖。


  前期工作中，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李琳琳團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了無機(jī)壓電半導(dǎo)體材料可以作為聲敏劑用于SDT，通過壓電（光）電子學(xué)效應(yīng)促進(jìn)電荷載流子的遷移和分離，提高ROS的產(chǎn)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(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高SDT的治療效果，李琳琳團(tuán)隊通過鐵摻雜誘導(dǎo)氧空位的策略，制備了具有壓電效應(yīng)的鎢酸鉍納米片（BWO-Fe NSs）用于增強(qiáng)的腫瘤SDT。與未摻雜的鎢酸鉍納米片（BWO NSs）相比，鐵摻雜誘導(dǎo)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(fā)。同時，在US刺激下，BWO-Fe NSs的壓電效應(yīng)可以進(jìn)一步促進(jìn)電荷載流子的遷移，從而產(chǎn)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(yīng)活性，能夠將腫瘤部位的內(nèi)源性過氧化氫（H2O2）轉(zhuǎn)化為羥基自由基（?OH），以放大細(xì)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(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Small》上。論文共同第一作者為廣西大學(xué)和中科院北京納米能源所聯(lián)合培養(yǎng)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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