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用于增强热催化肿瘤纳米治疗的二元热电纳米催化剂的工程电子能带结构

      光热治疗(PTT)作为一种新兴的无创治疗方式,已引起了广泛的关注肿瘤细胞的治疗由于其固有的优势,如精确的时空选择性和高特异性PTT是利用近红外(NIR)光吸收剂,将外部近红外激光能量转化为局部热能,诱导热疗效应,热消融致瘤细胞不幸的是,用高温疗法治疗的肿瘤细胞已经被证明可以诱导耐热性,这大大提高了它们的生存能力,热休克蛋白(heat-shock proteins, HSPs)已被广泛认为是使肿瘤细胞能够抵抗热疗诱导的细胞死亡和启动肿瘤防御机制的关键因子为了增加肿瘤细胞对热疗效应的敏感性,小干扰RNA和特异性HSP抑制剂已被用于涉及热疗效应的肿瘤治疗然而,使用小分子抑制剂会出现明显的滞后效应,因为它们会在热刺激后而不是在处理过程之前影响现有的HSPs。
      在近期一篇发表于《
Advanced Materials》的文章中,研究人员Yachao Wang等人的最新研究“Engineering Electronic Band Structure of Binary Thermoelectric Nanocatalysts for Augmented Pyrocatalytic Tumor Nanotherapy” ,报道了细胞水平的体外评估和4t1荷瘤小鼠的体内研究证实了pedt增强PTT的协同治疗效果。机制分析进一步证实,Bi13S18I2 Nr联合近红外激光照射可通过下调Wnt信号通路,上调涉及免疫应答的信号通路,对肿瘤产生明显的抑制作用。因此,本研究提供了一个有趣的策略,开发一个简单的多功能热热电纳米平台,以实现nir触发的ROS生成,消耗HSPs,并绕过传统PTT对肿瘤的固有限制。
       光热疗法(PTT)因其无创性和时空选择性而成为一种独特的治疗方式。然而,热休克蛋白(heat-shock proteins, HSPs)赋予肿瘤细胞对热诱导凋亡的抗性,严重降低了PTT的治疗效果。在此,一种高性能的热释电纳米催化剂Bi13S18I2纳米棒(NRs)被开发出来,具有突出的热释电转换和光热转换性能,用于增强的热催化肿瘤纳米治疗。通过插入第三种生物相容性剂,重构了典型的二元化合物,从而促进了Bi13S18I2 NRs的形成,提高了热解转化效率。在808 nm激光照射下,Bi13S18I2 NRs引起了明显的温度升高。特别是Bi13S18I2 NRs从加热和冷却的变化中获取热催化能量,产生丰富的活性氧,导致HSPs的消耗,从而降低肿瘤细胞的耐热性,从而显著增强了肿瘤光热热疗的治疗效果。通过热释电动力治疗与PTT的协同作用,在静脉注射Bi13S18I2 NRs后,在808 nm激光照射下,肿瘤抑制率达到97.2%。该工作通过重构用于生物催化纳米医学治疗应用的正则二元化合物,为高性能热释电纳米催化剂的设计开辟了一条道路。因此,合理设计具有优良光热转换和热释电转换能力的高性能纳米级热释电生物材料Bi13S18I2纳米棒(NRs)用于热电动力学治疗(PEDT)增强的光子肿瘤热疗。基于溶液合成策略,通过插入第三个生物相容性元素碘(I)(方案1a)重构n型二元金属硫化物Bi2S3。所合成的Bi13S18I2热释电纳米催化剂的晶体对称性改变和新型结构模体诱导了电子和声子结构的实质性修饰,从而提高了热释电转换性能。在808 nm激光照射下Bi13S18I2 NRs具有明显的温度升高,具有较高的光热转换效率进行光子热疗。
       高性能热电纳米催化剂Bi13S18I2 NRs被合理设计为一种有效的治疗性纳米平台,用于诱导pet增强的PTT对抗肿瘤。基于固相合成方法,通过重构正则二元金属硫化物Bi2S3的电子能带结构,建立了具有高热释电转换性能的Bi13S18I2热电纳米催化剂。结果表明,在808 nm激光辐照下,Bi13S18I2 NRs具有较高的光热转换效率和良好的光热稳定性。此外,在交替加热和冷却过程中,通过检测温度波动下ROS的产生,证实了PEDT效应。此外,Bi13S18I2 - nrs介导的PEDT导致HSPs显著耗损,降低肿瘤细胞的耐热性,从而显著增强了肿瘤光热热疗的治疗效果。值得注意的是,Bi13S18I2温差电纳米催化剂处理后,808 nm激光照射后,肿瘤细胞在体外显著死亡,体内肿瘤抑制显著,这归因于Bi13S18I2 - nrs介导的PTT和PEDT的协同作用。因此,本研究不仅通过NIR-triggered和Bi13S18I2 - nrs介导的PEDT,为克服传统PTT固有的缺陷开辟了另一种有效的途径,而且为合理设计独特的、高性能的热释电纳米平台有效治疗癌症提供了见解。(来源:QYIM & AMSC MN Hu 编报)

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