過渡金屬氧化物納米材料(過渡金屬氧化物納米材料，TMOs)在腫瘤治療中產(chǎn)生活性氧(ROS)和調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境(TME)。但單峰處理和生物酶的不親和性都阻礙了治療效果。在此，我們開發(fā)了一種基于TMO的多模式的一體化納米平臺，利用殼聚糖作為化學(xué)交聯(lián)劑，將超薄Ti
3C
2納米片連接到自組裝的MnFe
2O
4納米顆粒上，構(gòu)建界面肖特基結(jié)Ti
3C
2@Chitosan-MnFe
2O
4 (TC@Ch-MFO)，實現(xiàn)了更好的ROS生成并優(yōu)化的生物相容性。該異質(zhì)結(jié)可控制催化過氧化氫(H
2O
2)生成O
2，并消耗缺氧TME中過表達(dá)的谷胱甘肽(GSH)水平，在近紅外激發(fā)下通過環(huán)化芬頓反應(yīng)實現(xiàn)化學(xué)動力學(xué)治療(CDT)。TC@Ch-MFO還通過引入可用于光熱療法(PTT)的高效光熱劑(PTA) Ti
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2構(gòu)建了多模式治療納米平臺。此外，它同時集成了可視化與T
1-和T
2-加權(quán)磁共振成像(MRI)。TC@Ch-MFO對正常組織細(xì)胞的毒性可以忽略不計。該平臺可以為生物應(yīng)用的多模協(xié)同納米平臺的開發(fā)提供新的思路，特別是打破了MXenes僅作為光熱劑的桎梏，將其用于生物成像傳感器和載藥。
圖1 TC@Ch-MFO的合成方法及外觀形態(tài)。(a)異質(zhì)結(jié)示意圖。 (b) TC@Ch-MFO的FE-SEM圖譜。橫向圖像采用原位能譜儀(EDS)成像。(c) TC@Ch-MFO的HRTEM圖像。
圖2元素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化合價。(a) Ch-MFO和TC@ Ch-MFO的粉末XRD圖譜。 (b) Ch-MFO和TC@ Ch-MFO在400 ~ 4000 cm
-1范圍內(nèi)的FT-IR光譜。(c) MFO、Ch-MFO、Ti
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2和TC@Ch-MFO的Zeta電位。(d) Ch-MFO和TC@ Ch-MFO的XPS測量。(e) Ch-MFO和TC@ Ch-MFO的C 1s和(f) O 1s高分辨率XPS譜，并擬合曲線。
圖3 能帶結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的導(dǎo)電帶和價帶。(a) Ti
3C
2和MnFe
2O
4的紫外-可見DRS光譜。 (b) Ti
3C
2的部分C2p、Ti 3d和總態(tài)密度(DOS)。 (c)計算出Ti
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2的靜電勢。(d) Ti
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2和MnFe
2O
4的UPS光譜的低和高動能區(qū)。(e)內(nèi)置電場誘導(dǎo)的Schottkyjunction增強TC@Ch-MFO的ROS生成活性機制。
圖4. 樣品的光電性能。DMPO自旋捕獲分析結(jié)果可用于(a)檢測DMPO·OH-的水溶液和(b)檢測DMPO·O
2-的甲醇溶液。(c)所有制備樣品的Nyquist圖。 (d)樣品的光電流曲線。(e) Ch-MFO和TC@Ch-MFO的Tafel腐蝕曲線。(f)氮氣吸附解吸等溫線。
圖5 光熱性能表征。(a) TC@Ch-MFO分散在不同濃度的水中的紫外-可見-近紅外吸收光譜。(b) TC@Ch-MFO-dispersed懸浮液在不同濃度下的光熱加熱曲線。(c) TC@Ch-MFO在不同輻照功率下的光熱加熱曲線。(d) TC@Ch-MFO的水分散體在輻照下的光熱效應(yīng)，輻照持續(xù)1200 s，然后關(guān)閉激光器。(e)利用冷卻周期的線性時間數(shù)據(jù)與驅(qū)動力溫度的負(fù)自然對數(shù)來計算系統(tǒng)換熱的時間常數(shù)。(f)回收TC@Ch-MFO的加熱型材。
圖6 Ti
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2與TC@Ch-MFO抗小鼠腫瘤作用及比較。(a)用紅外攝像機記錄各組小鼠的最大光熱溫度，并采用單因素方差分析進行統(tǒng)計分析。(b)各組小鼠腫瘤體積每3天測量一次，采用雙因素方差分析進行統(tǒng)計學(xué)分析(左)。用腫瘤體積除以第0天測量的體積計算相對體積(右)。(c)第18天腫瘤大于或等于500 mm
3的小鼠數(shù)量。(d)第0天(治療當(dāng)天)和第18天(處死當(dāng)天)拍攝的小鼠照片。(e) TC + NIR組和TC@Ch- MFO + NIR組第18天腫瘤組織重量采用t檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析。(f)腫瘤組織宏圖。(g)每3天稱重一次。
相關(guān)科研成果由南京大學(xué)Hong-Ling Cai和Xiaoping Zou等人于2021年發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131925）上。原文：Self-assembled MXene-Based Schottky-Junction upon Transition Metal Oxide for Regulated Tumor Microenvironment and Enhanced CDT/PTT/MRI activated by NIR Irradiation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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