“三步”肿瘤抑制！中国科学院研究团队开发创新能量转换抗癌策略

4月23日，中国科学院宋术岩、董立乐共同通讯在期刊《ADVANCED SCIENCE》上在线发表题为“Novel Spatially Asymmetric Copper Bismuthate-Mediated Augmentation of Energy Conversion to Realize “Three-Step” Tumor Suppression”的研究论文，本研究为PCBO作为一种压电声敏剂提供了创新的思路，拓宽了压电声敏剂在肿瘤治疗中的临床转化前景。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402599

研究背景

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多学科深度交叉的重点是在临床前设计和构建基于生物材料的新型癌症治疗策略，缓解甚至解决传统治疗策略的不足。超声致敏剂辅助的声动力治疗(SDT)以其无创性、理想的生物耐受性和高组织穿透深度而突出。值得注意的是，几项同时进行的临床试验(NCT05362409;NCT05580328)正在评估超声增敏剂介导的SDT的抗肿瘤疗效，无论是通过单药治疗还是协同治疗，这表明SDT具有巨大的临床前景。

事实上，超声(US)促进声敏剂与周围分子相互作用，产生丰富的活性氧(ROS)，破坏细胞内氧化应激平衡，诱导肿瘤细胞凋亡。然而，激发声敏剂生成ROS的效率往往受到导带电位不足、载流子迁移率有限以及复合速度快等因素的影响。二氧化钛作为一种代表性的声敏剂，由于电子-空穴对的快速复合导致活性氧(ROS)的产生效率低下，以及抗氧化肿瘤微环境的耐药性，限制了这一策略的发展。

研究发现

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本研究创新性地设计和构建了具有小带隙和空间不对称点群4的聚乙烯吡咯烷酮修饰铋酸铜(PCBO)压电声敏剂，用于增强肿瘤氧化应激。与TiO₂的带隙(3.20 eV)相比，PCBO具有理想的带隙(1.83 eV)，增强了载流子的迁移。在PCBO压电声敏器中，Bi 6s和O 2p轨道之间的强杂化可以减小带隙，促进电子-空穴分离。晶胞中的非等效Cu原子沿c轴旋转，表现出空间不对称的点群4，降低了晶体的对称性。空间不对称的点群4赋予了PCBO压电声敏器的性能，使其正负电荷在超声(US)刺激下偏离中心，抑制电子-空穴对复合。令人鼓舞的是，PCBO在US照射下具有激发电子和快速电荷转移的能力，保证了丰富的超氧阴离子自由基(·O2⁻)的形成，导致细胞凋亡，抑制肿瘤的增殖和生长。过量的活性氧引起线粒体损伤，激活凋亡途径。重要的是，PCBO具有基于Cu²⁺离子的氧化还原电位消耗谷胱甘肽(GSH)的能力，从而减轻了抗氧化性能。因此，新型PCBO压电声敏剂对开发一种简单高效的能量转换抗癌策略具有重要的启示和指导意义。

研究结论

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综上所述，本研究为PCBO作为一种压电声敏剂提供了创新的思路，拓宽了压电声敏剂在肿瘤治疗中的临床转化前景。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402599

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。