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综述:压电材料在肿瘤治疗中的应用:当前进展与展望
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月02日 来源:Acta Biomaterialia 9.4
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(编辑推荐)这篇综述系统阐述了压电材料(Piezoelectric materials)通过机电耦合特性将超声/机械刺激转化为局部电场,增强活性氧(ROS)生成、精准药物递送及免疫调节,为克服肿瘤微环境(TME)缺氧/酸性和免疫抑制等挑战提供创新解决方案。纳米压电材料(如BiO2?x)的多模态协同治疗策略展现了临床转化潜力。
Abstract
压电材料凭借其独特的机电耦合特性,成为肿瘤治疗领域的变革性技术。这类材料能将超声、机械刺激等能量形式转化为局部电场,实现精准药物递送、增强活性氧(ROS)介导的动态疗法,并激活免疫原性细胞死亡(ICD)。最新研究表明,纳米压电材料(如NiFe-LDH和BiO2?x纳米片)通过调控肿瘤微环境(TME)中的缺氧、酸性和氧化还原失衡,显著提升治疗效果。
Piezoelectric Effect
压电效应由居里兄弟于1880年在石英晶体中发现,其本质是机械应力诱导的电荷分离现象。在肿瘤治疗中,超声激活的压电材料能引发能带弯曲(图2a),使导带(CB)电子更易与O2生成超氧自由基(O2?),价带(VB)空穴则促进·OH产生。这种机制在低氧TME中仍能维持高效ROS生成,克服传统氧依赖疗法的局限。
Controlled drug release
基于增强渗透滞留效应(EPR),压电纳米载体可靶向富集于肿瘤组织。超声触发的局部电场能精确调控药物释放动力学,例如通过极化响应实现pH敏感型阿霉素递送,减少对正常组织的毒性。
Biosafety and clinical trials
尽管ZnO纳米颗粒(ZnO NPs)在肝/肾中短期蓄积,但可降解材料如NiFe-LDH展现出良好的生物相容性。未来需优化材料代谢途径,并通过表面修饰(如聚乙二醇化)降低免疫原性。
Conclusion
压电材料的多功能性(热电/铁电效应)为肿瘤治疗提供了全新维度。铁电纳米颗粒通过改变膜电位增强放疗敏感性,而热电材料则利用肿瘤代谢热实现自供电治疗。这些进展标志着肿瘤治疗从单一模式向智能协同策略的范式转变。
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