近日，哈爾濱工程大學教授楊飄萍、教授蓋世麗及其所在團隊在壓電催化腫瘤治療領域取得新突破，提出了一種通過B位鐵摻雜調控稀土六方錳氧化物極化特性與化學鍵重構的新策略，顯著提升了材料的壓電催化性能并誘導腫瘤細胞鐵死亡。在該方案的指導下，動物實驗中異種移植CT26腫瘤的小鼠在超聲照射下，腫瘤抑制效果顯著。相關成果發表在《美國化學會志》上。
傳統惡性腫瘤治療方法如手術、化療和放療常伴隨明顯副作用和預后不佳問題。壓電催化治療作為一種新型非侵入性治療手段，利用超聲波激活壓電納米材料，在腫瘤內部產生電場，可以更精準、更溫和地殺傷癌細胞。但目前傳統壓電材料存在自發極化弱、載流子分離效率低、活性氧產率不足等問題，響應性能還有待提高。
為解決上述問題，團隊設計了一種鐵摻雜六方錳氧化物納米顆粒，通過獨特的“極化工程+化學鍵重構”雙策略，讓材料的“催化”能力大幅提升，克服了傳統壓電材料催化效率低、治療深度有限的問題。在超聲輻照下，該材料實現精準激活，通過壓電效應產生內建電場，表現出多重酶活性與壓電催化協同效應，直接催化生成殺傷癌細胞的活性氧，大幅提升細胞內活性氧水平，誘導線粒體膜電位損傷，最終導致腫瘤細胞凋亡。與此同時，該材料還能消耗細胞內抗氧化劑谷胱甘肽，下調GPX4蛋白并上調ACSL4蛋白，進一步增強鐵死亡通路。此外，該材料具備磁共振成像功能，可實現治療過程的實時監測與引導，實現“治療+監控”一體化。
該研究首次將稀土錳酸鹽材料成功應用于壓電催化治療，為稀土功能材料在“醫工交叉”領域的應用提供了新思路，有望推動我國生物醫用納米材料的設計與臨床應用發展。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.5c14530