近日，哈爾濱工程大學(xué)材化學(xué)院楊飄萍、蓋世麗教授團(tuán)隊(duì)在納米催化醫(yī)學(xué)與先進(jìn)功能材料交叉領(lǐng)域取得新進(jìn)展，提出“缺陷–界面協(xié)同功能化”新策略，成功激活天然超晶格材料潛能，實(shí)現(xiàn)光熱-熱電-酶催化協(xié)同增強(qiáng)的腫瘤治療新模式。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該納米平臺(tái)對(duì)腫瘤的抑制率高達(dá)94%，且生物安全性良好，為發(fā)展無(wú)創(chuàng)精準(zhǔn)腫瘤治療技術(shù)開(kāi)辟了新的方向。該研究以Awakening dormant BiCuSeO superlattices via defect-interface functionalization for amplified photothermoelectric-enzyme co-catalysis therapy為題，發(fā)表在國(guó)際材料期刊Matter。

在傳統(tǒng)腫瘤治療體系中，手術(shù)、放療和化療等手段雖被廣泛應(yīng)用，但仍面臨創(chuàng)傷性強(qiáng)、副作用大及耐藥性突出等難題。近年來(lái)，基于腫瘤微環(huán)境的催化治療策略逐漸興起，尤其是能夠通過(guò)外源刺激實(shí)現(xiàn)深部組織“遠(yuǎn)程激活”的光/熱電催化體系，為實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)精準(zhǔn)治療提供了新路徑。然而現(xiàn)有材料普遍存在載流子濃度低、界面?zhèn)鬏斒芟藜按呋钚圆蛔愕葐?wèn)題，制約了其臨床轉(zhuǎn)化潛力。

熱電、載流子輸運(yùn)性能增強(qiáng)機(jī)理與抗腫瘤機(jī)制

針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出“缺陷–界面協(xié)同功能化”策略：一方面，在材料表面引入銀納米顆粒，形成“異質(zhì)結(jié)”界面，就像搭建了一座電子注入的橋梁；另一方面，通過(guò)調(diào)控在材料中制造“硒空位”，打通原本阻隔的層間通道。這樣一來(lái)，被禁錮的電荷得以釋放，材料的導(dǎo)電性能和熱電轉(zhuǎn)換效率大幅提升。

在近紅外激光照射下，這種新型納米材料能夠高效吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱量，快速加熱局部腫瘤區(qū)域。溫度梯度進(jìn)而激發(fā)出強(qiáng)烈的熱電效應(yīng)，在材料內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)電子和空穴高效分離。與此同時(shí)，材料中的銅離子還具備類似天然酶的活性，能夠催化腫瘤內(nèi)過(guò)量的過(guò)氧化氫生成強(qiáng)氧化性的活性氧，并消耗腫瘤細(xì)胞的抗氧化保護(hù)劑——谷胱甘肽，從而破壞腫瘤的防御系統(tǒng)。就這樣，光熱效應(yīng)、熱電催化和酶催化三者協(xié)同作戰(zhàn)，“三管齊下”持續(xù)放大殺傷信號(hào)，使腫瘤細(xì)胞無(wú)處可逃。

理論計(jì)算進(jìn)一步揭示，硒空位與銀界面的協(xié)同作用不僅促進(jìn)了層間電荷重新分布，還優(yōu)化了催化反應(yīng)中間體的吸附能力，顯著加快了反應(yīng)速度。在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中，該納米平臺(tái)表現(xiàn)出優(yōu)異的生物安全性與顯著的抗腫瘤效果。特別是在近紅外激發(fā)下，實(shí)現(xiàn)了光熱效應(yīng)、熱電催化與酶催化的深度耦合，顯著誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡與鐵死亡，腫瘤抑制率高達(dá)94%，展現(xiàn)出卓越的治療潛力。

哈爾濱工程大學(xué)為論文第一完成單位，材化學(xué)院博士生臧鵬宇為論文第一作者，楊飄萍教授、蓋世麗教授為通訊作者。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2590238526001256

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