基于MoS2/Bi2S3异质结构的海胆状硫酸根自由基纳米发生器，用于增强抗癌治疗效果

自给硫酸根自由基的近红外光催化抗癌材料设计及机制研究，通过鳕鱼骨矿化结构BiS2/MoS2-NH2实现PMS替代，光热-催化协同效应增强肿瘤靶向氧化损伤，体内实验验证其高效低毒特性。

　　

摘要

硫酸根自由基（SO₄^•?）因其卓越的氧化潜能（2.5–3.1 V）和较长的半衰期（30–40 μs）而在癌症治疗中展现出潜力，有望克服传统活性氧（ROS）的局限性。然而，目前的SO₄^•?生成方法依赖于外源性的过硫酸盐（PMS），这限制了其治疗效率和临床应用性。本文报道了一种类似海胆结构的BiS₂/MoS₂-NH₂（BMSN）材料，该材料能够在近红外（NIR）光照下无需PMS即可实现自给自足的SO₄^•?生成。这种异质结构设计促进了电荷的有效分离并拓宽了光吸收范围，而类似海胆的形态增强了光热转换效率（33.6%）和催化活性。在NIR光照下，光生空穴和羟基自由基（·OH）通过级联反应（S^2? → SO₃^2? → HSO₅^? → SO₄^•?）将内在的S^2?离子氧化为SO₄^•?，这一过程通过ESR和LC-MS得到了验证。通过阳离子聚合物对材料表面进行修饰后，可以实现靶向线粒体的递送，从而通过局部SO₄^•?介导的氧化损伤诱导线粒体膜去极化和细胞凋亡。体外研究表明，在40 μg/mL的BMSN浓度下，癌细胞抑制率超过50%；体内实验在4T1异种移植模型中显示出显著的肿瘤抑制效果，并且几乎没有全身毒性。这项工作开创了一种无需PMS的硫酸根自由基治疗新方法，整合了光热放大技术和催化纳米医学，为设计非氧中心自由基基底的抗癌策略树立了范例。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。