BiO₂₋ₓ纳米片在超声作用下压电催化、声热和酶催化治疗肿瘤的机制示意图 哈工程提供中新网哈尔滨5月15日电 (李颖超)哈尔滨工程大学15日发布消息，该校材化学院盖世丽教授及所在无机功能材料应用基础研究团队揭示了一种精准、高效的“压电催化”抗癌治疗新机制，团队研制的BiO₂₋ₓ纳米片首次应用于癌症的压电催化治疗、酶催化治疗和声热治疗的协同作用。与使用高毒性化疗药物的治疗方法相比，该催化肿瘤治疗方法高效、特异性强、安全性高，以更稳定和高效的氧化还原反应结果的动态控制，为压电材料靶向肿瘤治疗的设计提供了新的思路。
恶性肿瘤的发病率逐年递增，已经成为人类健康的最大敌人，目前开发安全且高效的治疗方式已成为多方关注的热点问题。
近三年，压电催化治疗成为一个新的研究热点，其主要机理是响应肿瘤部位的特异内场微环境或外源性激光、超声作用场，利用无毒/低毒纳米材料引发瘤内原位催化反应，可以高效实现肿瘤细胞的氧化损伤及细胞死亡。
但在实际探索中，压电催化治疗研究仍处于起步阶段，由于纳米材料获得的能量不足以启动氧化还原反应，治疗效率仍然偏低。
BiO₂₋ₓ纳米片形貌、晶体结构和化学组成 哈工程提供
盖世丽及所在团队从材料结构设计入手，利用缺陷工程策略制备了富含氧空位的BiO₂₋ₓ纳米片，并首次应用于癌症的压电催化治疗、酶催化治疗和声热治疗的协同作用。
BiO₂₋ₓ纳米片注射入体内后，仿佛给患病部位穿上了“装甲”。超声激活条件下，“装甲”启动，形成一个强大的内置电场，加速电子和空穴分离，随后在原位催化产生有毒的羟基自由基和超氧阴离子等活性氧物种，从而达到肿瘤清除的目的。根据有限元建模模拟，内置电场能够调节能带结构，使有毒活性氧的产生更具能量优势。
目前，实验结果仅在小动物实验中得到了验证。“想要应用于临床，仍需要大量的试验。不过可以肯定的是，我们找到了能够提升肿瘤治疗效率和治疗安全性的新方法，这是一个正确的研究方向。”盖世丽认为，该项研究工作有力支撑学校材料学及“医工”交叉学科的快速发展，对实现超声引导抗癌治疗剂的设计制备、机理突破和疗效评估等方面具有重要的借鉴意义，拓展了研发新路径。
这一创新成果日前以“富氧空位BiO₂₋ₓ纳米片用于压电催化、声热和酶催化治疗”为题发表在材料领域顶级期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。
