近年來(lái)，聲動(dòng)力療法（Sonodynamic therapy，SDT）已成為癌癥治療方向前沿的跨學(xué)科研究領(lǐng)域，并受到廣泛關(guān)注。在傳統(tǒng)的超聲波療法中，腫瘤消融是通過(guò)高強(qiáng)度聚焦超聲波誘導(dǎo)的高溫和機(jī)械組織損傷實(shí)現(xiàn)的，這會(huì)引發(fā)不良反應(yīng)。而聲動(dòng)力療法可通過(guò)超聲波激活聲敏劑產(chǎn)生活性氧，從而實(shí)現(xiàn)低強(qiáng)度超聲波照射下產(chǎn)生局部細(xì)胞毒性，使其成為一種治療大體積和深部腫瘤有前途的精準(zhǔn)治療模式。
超晶格（Superlattices）由兩種不同周期排列的半導(dǎo)體亞晶格組成，具有特殊的晶體結(jié)構(gòu)和可調(diào)光電特性，被廣泛應(yīng)用于光電催化、能量存儲(chǔ)和化學(xué)傳感等領(lǐng)域。配位相互作用是構(gòu)建有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化超晶格（Organic–inorganic hybrid superlattices，OIHSL）的有效方法，它通過(guò)插入有機(jī)層來(lái)支撐無(wú)機(jī)材料片層結(jié)構(gòu)?？紤]到超晶格作為優(yōu)秀半導(dǎo)體具有靈活可調(diào)的帶隙，使其具有作為聲敏劑的潛力，但是現(xiàn)在尚未有針對(duì)超晶格材料進(jìn)行聲動(dòng)力治療的相關(guān)研究。
近日，蘭州大學(xué)唐瑜教授課題組開(kāi)發(fā)了一種鈦基有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化超晶格材料Ti-BPDC@Fe@DOX@PEG (TFDP)。它同時(shí)具有聲敏劑和藥物載體的功能。利用超晶格結(jié)構(gòu)中不同層的電子空穴結(jié)合能力不同，使其具有良好的電子-空穴分離性能。特別是使用Fe(III)與有機(jī)層繼續(xù)配位修飾可縮小材料帶隙，并且控制材料中Fe(III)含量可實(shí)現(xiàn)對(duì)材料帶隙的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，從而直接影響聲動(dòng)力治療效果。同時(shí)Fe(III)的引入使TFDP有著較強(qiáng)的順磁性，可用作磁共振成像的縱向弛豫時(shí)間（T1）造影劑。為了進(jìn)一步增強(qiáng)治療效果和生物相容性，隨后對(duì)其進(jìn)行了藥物負(fù)載和表面修飾改性。
作者通過(guò)透射電鏡證實(shí)了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化超晶格材料的規(guī)則層狀結(jié)構(gòu)。在將Fe(III)引入鈦基超晶格有機(jī)層時(shí)，通過(guò)改變體系中Fe(III)濃度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)超晶格中Fe(III)含量的精準(zhǔn)控制。同時(shí)，觀察到隨著Fe(III)含量升高，材料的顏色逐漸加深，紫外可見(jiàn)光吸收也出現(xiàn)了紅移的現(xiàn)象。 在隨后的電子順磁共振表征中，在相同超聲條件下，不同F(xiàn)e(III)含量的材料也呈現(xiàn)出了不同的單線態(tài)氧（1O2）產(chǎn)生能力。其中具有特定Fe(III)含量的Ti-BPDC@Fe5展現(xiàn)出了最佳的聲動(dòng)力治療效果。通過(guò)紫外可見(jiàn)漫反射光譜和X射線光電子能譜，得到了各個(gè)Fe(III)含量材料的價(jià)帶和導(dǎo)帶分布，證實(shí)了Fe(III)的配位修飾具有調(diào)節(jié)超晶格整體帶隙，從而調(diào)控聲動(dòng)力治療效果的能力。同時(shí)也進(jìn)一步解釋了隨著Fe(III)含量升高，1O2產(chǎn)生量呈現(xiàn)火山圖趨勢(shì)的原因。 密度泛函理論計(jì)算也為超晶格材料的優(yōu)異聲動(dòng)力治療性能提供了有力依據(jù)。Fe(III)在有機(jī)層的引入大大增加了該層對(duì)空穴的富集能力，使其與在鈦氧無(wú)機(jī)層富集的激發(fā)電子實(shí)現(xiàn)了空間上的有效分離。通過(guò)計(jì)算，隨著Fe(III)的配位修飾，超晶格的帶隙理論上明顯減小。最后，通過(guò)進(jìn)一步的細(xì)胞和活體實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了材料TFDP的磁共振成像和聯(lián)合治療能力。 這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)和制備新型聲敏劑提供了新策略，拓寬了超晶格材料的應(yīng)用范圍，并為精確和定制化治療提供了機(jī)會(huì)。超晶格材料具有良好的光電子特性、優(yōu)良的聲動(dòng)力治療效果和易于修飾改性等諸多優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)很有前景的納米藥物，在臨床應(yīng)用中具有很大的潛力。這種基于超晶格的新型聲敏劑在腫瘤診療定制臨床一體化納米平臺(tái)領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。 論文信息 Titanium-Based Superlattice with Fe(III)-Regulable Bandgap and Performance for Optimal and Synergistic Sonodynamic–Chemotherapy Guided by Magnetic Resonance Imaging Yanjun Liu, Liying Qin, Guoying Tan, Yanan Guo, Yifan Fan, Prof. Nan Song, Prof. Ping Zhou, Prof. Chun-Hua Yan, Prof. Yu Tang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202313165
