无机纳米材料在纳米医学领域展现出极大的潜力,已被成功应用于光热治疗(PTT),光动力治疗(PDT),声动力治疗(SDT),化学动力治疗(CDT)等。然而,在抗肿瘤的实际应用中,无机纳米材料体系仍存在一些局限性,如光热转换效率低,单一治疗手段效果不理想和活性氧(ROS)产率低等问题,极大地制约了无机纳米材料在临床转化中的应用进程。值得注意的是,缺陷无机纳米材料由于其独特的电子结构使其具备一些特殊的物理化学性质,如特殊结构(不同配位构型)、原子性质(可变价态)、原子相互作用(不饱和键)和电子性质(更活跃的电子)等。因此,本论文致力于通过新型缺陷无机纳米材料体系的设计与开发,对缺陷无机纳米材料的性能进行微观调控,协调多模式治疗,以提高其抗肿瘤效果。具体研究内容如下:(1)基于牛血清白蛋白和叶酸共修饰制备了一种富含硒空位的Bi2Se3纳米药物(简称VSe-BS)用于近红外二区(NIR-Ⅱ)光引发的光热治疗。首先,通过球差校正扫描透射电子显微镜图像,可以清楚selleck Barasertib地观察到形成能相似的VSe-BS的(0 1 5)和(0 1 11)晶面上的硒空位。缺陷工程赋予了 VSe-BS增强的导电性,使得VSe-BS在NIR-Ⅱ生物窗口中具有出色的光热转换效率(54.1%)。肿瘤消融研究表明VSe-BS在NIR-Ⅱ激光照射下具有令人满意的治疗效果。同时,该体系显示出良好的生物相容性及可代谢性,并且是一种有潜力的CT成像和PA成像造影剂。本研究为进一步拓宽缺陷工程铋基纳米材料的生物学应用提供了启示。(2)发展了一种具有丰富缺陷的非晶态IrTe2(G-IrTe2),用于SDT、CDT和温和PTT协同抗肿瘤治疗。在超声刺激下,G-IrTe2作为声敏剂,可产生ROS实现SDT;利用理论计算验证了 G-IrTe2的SDT机制,即G-IrTe2中的弱Ir-Te键在超声刺激下发生断裂而释放自由电子,自由电子与氧结合形成单线态氧(1O2),从而杀伤肿瘤细胞。G-IrTe2具有类过氧化氢酶(CAT)活性和类过氧化物酶(POD)活性,一方面能实Protein Tyrosine Kinase抑制剂现氧气自供增强SDT效应,另一方面能催化内源性H2O2产生ROS实现CDT,达到良好的肿瘤消融效果。此外,治疗过程中产生的ROS能够引起线粒体功能障碍,下调热休克蛋白(HSP)的表达,从而提高温和PTT效率。因此,G-IrTe2实现了优异的SDT/CDT/PTT协同抗肿瘤治疗效果。本工作为拓展无机非晶态纳米材料在肿瘤治疗中的应用提供了新思路。(3)设计了一种独特的Zn/Pt双位点单原子协同增强的缺陷TiO2基声敏剂,克服了传统无机半导体声敏剂在超声刺激下电子(e-)和空穴(h+)快速重组而极大地限制了 ROS的量子产率的关键问题。首先,通过理论计算探索了Zn/Pt SATs的声动力治疗作用机理,在原子水平上验证了强耦合的Zn原子和Pt原子在超声下对TiO2的激发电子具有辅助作用,这一过程能够有效增强SDT效果。此外,在超声coronavirus infected disease作用下Zn/Pt SATs能够产生声激发空穴和更多的ROS有利于增强肿瘤细胞铁死亡。因此,双位点体系的建立是增强SDT的创新策略,为无机声敏剂在抗肿瘤领域的发展提供了一个范例。