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中新網(wǎng)哈爾濱5月15日電 (李穎超)哈爾濱工程大學(xué)15日發(fā)布消息，該校材化學(xué)院蓋世麗教授及所在無(wú)機(jī)功能材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)揭示了一種精準(zhǔn)、高效的“壓電催化”抗癌治療新機(jī)制，團(tuán)隊(duì)研制的BiO2-x納米片首次應(yīng)用于癌癥的壓電催化治療、酶催化治療和聲熱治療的協(xié)同作用。與使用高毒性化療藥物的治療方法相比，該催化腫瘤治療方法高效、特異性強(qiáng)、安全性高，以更穩(wěn)定和高效的氧化還原反應(yīng)結(jié)果的動(dòng)態(tài)控制，為壓電材料靶向腫瘤治療的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
惡性腫瘤的發(fā)病率逐年遞增，已經(jīng)成為人類(lèi)健康的最大敵人，目前開(kāi)發(fā)安全且高效的治療方式已成為多方關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。
近三年，壓電催化治療成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，其主要機(jī)理是響應(yīng)腫瘤部位的特異內(nèi)場(chǎng)微環(huán)境或外源性激光、超聲作用場(chǎng)，利用無(wú)毒/低毒納米材料引發(fā)瘤內(nèi)原位催化反應(yīng)，可以高效實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的氧化損傷及細(xì)胞死亡。
但在實(shí)際探索中，壓電催化治療研究仍處于起步階段，由于納米材料獲得的能量不足以啟動(dòng)氧化還原反應(yīng)，治療效率仍然偏低。
蓋世麗及所在團(tuán)隊(duì)從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，利用缺陷工程策略制備了富含氧空位的BiO2-x納米片，并首次應(yīng)用于癌癥的壓電催化治療、酶催化治療和聲熱治療的協(xié)同作用。
BiO2-x納米片注射入體內(nèi)后，仿佛給患病部位穿上了“裝甲”。超聲激活條件下，“裝甲”啟動(dòng)，形成一個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)置電場(chǎng)，加速電子和空穴分離，隨后在原位催化產(chǎn)生有毒的羥基自由基和超氧陰離子等活性氧物種，從而達(dá)到腫瘤清除的目的。根據(jù)有限元建模模擬，內(nèi)置電場(chǎng)能夠調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)，使有毒活性氧的產(chǎn)生更具能量?jī)?yōu)勢(shì)。
目前，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅在小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證?！跋胍獞?yīng)用于臨床，仍需要大量的試驗(yàn)。不過(guò)可以肯定的是，我們找到了能夠提升腫瘤治療效率和治療安全性的新方法，這是一個(gè)正確的研究方向?！鄙w世麗認(rèn)為，該項(xiàng)研究工作有力支撐學(xué)校材料學(xué)及“醫(yī)工”交叉學(xué)科的快速發(fā)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)超聲引導(dǎo)抗癌治療劑的設(shè)計(jì)制備、機(jī)理突破和療效評(píng)估等方面具有重要的借鑒意義，拓展了研發(fā)新路徑。
這一創(chuàng)新成果日前以“富氧空位BiO2-x納米片用于壓電催化、聲熱和酶催化治療”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。
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