Ti3C2 MXene@CaO2-TiO2-x自供能纳米催化系统：协同治疗口腔癌、抗感染与骨再生的创新策略

本文开发了一种基于Ti3C2 MXene和CaO2纳米颗粒的新型自供能催化复合材料（MX@Ca-Ti），通过声动力疗法（SDT）和化学动力疗法（CDT）协同作用，在口腔癌术后实现了三重功能：抑制肿瘤复发（通过Ti3+/Ti4+介导的活性氧ROS生成）、抗多重耐药菌感染（靶向MRSA）、促进骨再生（持续释放Ca2+和O2）。其多孔单层纳米片结构显著提升了催化效率，为口腔颌面部综合治疗提供了新范式。

　　

1 引言

口腔鳞癌术后常面临肿瘤复发、细菌感染和骨缺损三重挑战。传统骨修复材料缺乏早期治疗功能，而全身化疗和抗生素易引发副作用。本研究创新性地构建MX@Ca-Ti纳米系统，通过Ti₃C₂ MXene载体负载CaO₂纳米颗粒，经PEG 200稳定化后形成具有10-20 nm孔隙的单层结构。XPS证实材料中Ti³⁺（454.7 eV）与Ti⁴⁺（457.6 eV）共存，能带间隙降至2.33 eV，显著增强超声催化效率。

2 结果

2.1 材料特性

TEM显示CaO₂蚀刻形成的TiO_2-x纳米点均匀分布在MXene表面。体外实验证实：

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  抗肿瘤：100 μg/mL MX@Ca-Ti联合超声（1.0 MHz）使Cal-27细胞存活率趋近于零，DCFH-DA检测显示ROS水平提升3倍

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  抗菌：对MRSA的抑制圈直径达7 mm，SEM可见细菌膜明显破裂

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  成骨：持续14天释放Ca²⁺（累计12.8 μg/mL），使BMSCs的OCN表达提升2.1倍

2.2 动物实验

裸鼠模型显示MX@Ca-Ti+US组肿瘤体积缩小82%，HE染色显示大量纤维组织替代肿瘤；大鼠骨缺损模型micro-CT显示BV/TV比值提高3.7倍，ALP染色证实新生骨基质活跃沉积。

3 讨论

该系统的三重优势：

1）自供能催化：CaO₂水解产生的H₂O₂既参与Fenton-like反应（Ti³⁺催化），又原位生成TiO_2-x增强SDT

2）微环境调控：O₂缓解肿瘤缺氧，Ca²⁺破坏细菌生物膜

3）选择性杀伤：正常细胞因抗氧化系统完整而耐受ROS，肿瘤/细菌因代谢旺盛更易凋亡

4 结论

MX@Ca-Ti首次实现口腔癌术后"治疗-防护-修复"一体化，其模块化设计为其他肿瘤/感染相关骨缺损治疗提供新思路。未来可优化超声参数（如1.5 MHz/2 W cm^-2）进一步提升穿透深度。

5 方法

关键制备步骤：TPAOH插层法剥离MXene，NH₃·H₂O环境下合成CaO₂，最终通过超声辅助自组装获得复合材料。动物实验均通过山东大学齐鲁医院伦理审查（批号未公开）。