综述：在超声驱动的癌症治疗中，二维材料的作用：将材料特性与治疗效果相关联

《Coordination Chemistry Reviews》：2D materials in ultrasound-driven cancer therapies: Correlating material characteristics with therapeutic performance

二维材料在超声癌症治疗中的应用机制及策略

　　近年来，癌症治疗领域不断探索新的方法，以克服传统治疗手段的局限性。其中，超声波治疗（Sonotherapy）作为一种非侵入式或微创的治疗方式，因其能够穿透深层组织，实现对深部肿瘤的治疗，受到了广泛关注。然而，传统的有机型超声波敏化剂（Sonosensitizers）在临床应用中存在诸如快速清除、水溶性差等缺陷，限制了其治疗效果。相比之下，纳米级的超声波激活剂，尤其是二维材料（2D materials），因其独特的物理化学特性、增强的稳定性以及卓越的抗肿瘤性能，展现出了巨大的潜力。

二维材料不仅作为纳米载体或被动支持者，还能够主动参与超声波治疗，使得多种治疗方式的结合成为可能，从而提高治疗的协同效应。在超声波治疗中，二维材料可以通过其压电效应和电子迁移等机制，促进活性氧物种（Reactive Oxygen Species, ROS）或热量的产生，进而对癌细胞造成损伤。这种特性使得二维材料在超声波治疗（Sonodynamic Therapy, SDT）和超声波热疗（Sonothermal Therapy, STT）中发挥了重要作用。此外，一些二维材料还可以支持SDT和STT，通过消耗谷胱甘肽（GSH）或分解过氧化氢（H?O?）来提供氧气，从而改善肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）并增强治疗效果。

在超声波治疗中，二维材料的表面和边缘具有大量的官能团，这使其成为修饰活性化合物（如药物、气体供体、有机超声波敏化剂或靶向分子）的理想平台。这些修饰不仅提升了治疗效果，还增强了对肿瘤的靶向递送能力。同时，二维材料的超薄结构有助于延长其在体内的循环时间，提高其在肿瘤部位的积累效率。这些特性使得二维材料在肿瘤治疗中具有广泛的应用前景。

二维材料在超声波治疗中的应用主要集中在以下几个方面：首先，它们作为纳米载体，能够有效递送药物或超声波激活剂，提高治疗的靶向性和效率；其次，二维材料作为超声波敏化剂，能够通过其压电效应产生ROS，从而诱导癌细胞凋亡；最后，二维材料作为支持物，能够改善肿瘤微环境，增强治疗效果。这些作用机制不仅包括传统的SDT和STT，还涵盖了光热治疗（Photothermal Therapy, PTT）、光动力治疗（Photodynamic Therapy, PDT）、化疗（Chemotherapy）、气体治疗（Gas Therapy）和免疫治疗（Immunotherapy）等多模态治疗策略。

为了提高二维材料在超声波治疗中的性能，研究者们采取了多种策略。例如，通过原子掺杂、缺陷工程和异质结构建，可以有效抑制电子-空穴对的快速复合，促进电子-空穴对的分离，从而提高ROS的生成效率。此外，一些二维材料能够通过催化反应（如芬顿反应）消耗GSH，从而改善肿瘤微环境并增强治疗效果。这些策略不仅提升了二维材料的治疗效果，还为其在多模态治疗中的应用提供了可能性。

尽管二维材料在超声波治疗中展现出诸多优势，但其在临床转化过程中仍面临一些挑战。首先，二维材料的合成和修饰过程较为复杂，且成本较高，这限制了其大规模生产与应用。其次，二维材料的生物安全性和长期毒性尚未完全明确，需要进一步研究其在体内的降解途径和潜在的副作用。此外，超声波参数（如频率、强度和作用时间）在不同研究中存在较大差异，这使得不同材料的治疗效果难以直接比较。因此，标准化超声波参数和优化二维材料的结构设计，是推动其临床应用的关键。

总体而言，二维材料在超声波治疗中的应用为癌症治疗提供了新的思路和方法。通过其独特的物理化学性质，二维材料不仅能够提高治疗效果，还能通过多模态治疗策略实现更全面的肿瘤治疗。尽管目前仍存在一些挑战，但随着研究的深入和技术的进步，二维材料有望成为未来癌症治疗的重要工具。