Z型异质结调控肿瘤微环境增强肿瘤光动力疗法

光动力疗法（Photodynamic therapy, PDT）是一种基于光、光敏剂和O₂之间的级联协同作用，具有靶向性高、疗效好和副作用小等优势，因此被应用于各种表皮疾病的治疗中。而临床上将PDT应用于深层实体肿瘤的治疗，还存在三个关键问题亟待解决：第一，PDT所使用的激光在生物组织的穿透能力有限，如何提高光敏剂在有限光能激发下的ROS产率？第二，实体肿瘤内部常呈现乏氧状态，显著降低了PDT的治疗效果，如何通过自身反应产生O₂，为PDT提供底物补充？第三，肿瘤细胞常常存在GSH等抗氧化因子，如何有效的降低GSH浓度，提高ROS的杀伤力？

图1. 基于FeS₂@Fe₂O₃纳米片Z型异质结介导的肿瘤光动力疗法

近日，中山大学药学院（深圳）的姬晓元研究员（点击查看介绍）和梅林教授（点击查看介绍）在Advanced Functional Materials 上发表了题为“Z-scheme Heterojunction Functionalized Pyrite Nanosheets for Modulating Tumor Microenvironment and Strengthening Photo-/chemo-dynamic therapeutic Effects”的研究论文。探针超声液相剥离制备纳米片往往伴随着一定程度的表面氧化作用，所以研究人员常通过去除溶液氧气、创造惰性氛围等方式来降低纳米片的表面氧化，而本研究将上述探针超声液相剥离的缺陷充分利用，并将其转化为制备直接异质结的最简便的工具。本研究首次报道了一种通过探针超声诱导表面氧化构建直接Z型异质结FeS₂@Fe₂O₃纳米片光敏剂。通过进一步表面亲水性修饰制备二维FeS₂@Fe₂O₃-PEG纳米片。FeS₂@Fe₂O₃-PEG纳米片在肿瘤诊疗一体化中将具有以下优势：（1）通过在O₂饱和水溶液中探针超声诱导FeS₂表面氧化，形成以FeS₂为核、以Fe₂O₃为壳的Z型异质结结构，不仅可以提高电子空穴的分离效率，而且可以将激发电子、空穴分别聚集在具有更高还原、氧化电势的FeS₂导带与Fe₂O₃价带处，从而提高将O₂还原为•O₂⁻，将OH⁻氧化为•OH的能力；（2）Fe₂O₃的壳层以及内部的Fe²⁺/Fe³⁺不仅可以降低肿瘤细胞内GSH浓度，增强ROS的杀伤力，而且可以催化芬顿反应产生•OH；（3）Fe³⁺可以与H₂O₂反应生成Fe²⁺与O₂，不仅循环催化芬顿反应，而且为PDT提供底物补充；（4）FeS₂@Fe₂O₃-PEG纳米片在808 nm激光激发下具有优异的光热转化效率（41.3%）；（5）具有良好的荧光、光热、光声三模式成像，介导更加精确的肿瘤诊断。基于FeS₂@Fe₂O₃-PEG纳米片的Z型异质结集多模式成像、多模式治疗于一体，为肿瘤更加精确的诊断与更加高效的治疗提供了新的选择与研究思路。

图2. FeS₂@Fe₂O₃纳米片Z型异质的荧光、光声、光热成像以及抑瘤实验

这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者是中山大学研究生潘超、欧美彤和程琴珍。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Z-scheme Heterojunction Functionalized Pyrite Nanosheets for Modulating Tumor Microenvironment and Strengthening Photo-/chemo-dynamic therapeutic Effects

Chao Pan, Meitong Ou, Qinzhen Cheng, Yongkang Yu, Zimu, Li, Fan Zhang, Dehua Xia*, Lin Mei*, Xiaoyuan Ji*

Adv. Funct. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adfm.201906466

导师介绍

姬晓元

https://www.x-mol.com/university/faculty/75547

梅林

https://www.x-mol.com/university/faculty/50085