二維(2D)過渡金屬碳化物/氮化物(MXenes)已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而，基于MXenes的納米藥物在聲動(dòng)力治療(SDT)中的潛力還很少被探索。本文在理論計(jì)算的指導(dǎo)下，通過輕度原位自氧化，將Nb2C MXenes設(shè)計(jì)成一種高性能的聲催化劑/聲敏劑。通過計(jì)算不同氧化程度的Nb2C MXenes的功函數(shù)值，確定了在自氧化的Nb2C MXenes中構(gòu)建高效肖特基異質(zhì)結(jié)的最佳條件。實(shí)驗(yàn)表明，在溫和的水熱氧化后，氧化鈮團(tuán)簇在Nb2C MXenes中自發(fā)形成，形成有效的肖特基勢(shì)壘。結(jié)果表明，肖特基異質(zhì)結(jié)能夠加速聲觸發(fā)電子-空穴對(duì)的分離并抑制其重組，從而顯著提高了原位自氧化Nb2C MXenes(簡(jiǎn)稱Nb2C- ox)在超聲輻照下的活性氧(ROS)生成效率。溫和的氧化也使Nb2C- ox在第二個(gè)近紅外(NIR-II)窗口繼承了Nb2C MXenes的高光熱性能。因此，基于聲動(dòng)力效應(yīng)和近紅外- ii光子熱療，研制的Nb2C MXenes源性聲催化劑/聲敏劑可以達(dá)到較高的治療效果。因此，本研究提出了一種以理論計(jì)算為導(dǎo)向的策略來設(shè)計(jì)和制造新型基于MXenes的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的聲催化劑/聲敏劑。
圖1 帶有自行生成肖特基勢(shì)壘的2D Nb2C-Ox納米片的構(gòu)造示意圖。
圖2. 基于理論的自生成高效肖特基結(jié)Nb2C MXene衍生聲敏劑的制備。
圖3 具有自生高效肖特基結(jié)的Nb2C MXene衍生聲敏劑的表征。
圖4. Nb2C-Ox納米片的聲動(dòng)力效應(yīng)和光熱效應(yīng)機(jī)理。
圖5 Nb2C-Ox的體外抗腫瘤性能。
圖6 熱療與SDT協(xié)同治療的機(jī)理研究。
圖7 Nb2C-Ox納米片介導(dǎo)的體內(nèi)光熱增強(qiáng)型SDT。
相關(guān)科研成果由南通大學(xué)附屬醫(yī)院超聲科Xuejun Ni等人于2023年發(fā)表在Nano Today (https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101750)上。原文：Self-generated Schottky barriers in niobium carbide MXene nanocatalysts for theory-oriented sonocatalytic and NIR-II photonic hyperthermia tumor therapy。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
