南通大学Xuejun Ni等--自生肖特基势垒的碳化铌MXene纳米催化剂用于理论导向的声催化和NIR-II光子热疗肿瘤治疗

二维(2D)过渡金属碳化物/氮化物(MXenes)已广泛应用于生物医学领域。然而，基于MXenes的纳米药物在声动力治疗(SDT)中的潜力还很少被探索。本文在理论计算的指导下，通过轻度原位自氧化，将Nb2C MXenes设计成一种高性能的声催化剂/声敏剂。通过计算不同氧化程度的Nb2C MXenes的功函数值，确定了在自氧化的Nb2C MXenes中构建高效肖特基异质结的最佳条件。实验表明，在温和的水热氧化后，氧化铌团簇在Nb2C MXenes中自发形成，形成有效的肖特基势垒。结果表明，肖特基异质结能够加速声触发电子-空穴对的分离并抑制其重组，从而显著提高了原位自氧化Nb2C MXenes(简称Nb2C- ox)在超声辐照下的活性氧(ROS)生成效率。温和的氧化也使Nb2C- ox在第二个近红外(NIR-II)窗口继承了Nb2C MXenes的高光热性能。因此，基于声动力效应和近红外- ii光子热疗，研制的Nb2C MXenes源性声催化剂/声敏剂可以达到较高的治疗效果。因此，本研究提出了一种以理论计算为导向的策略来设计和制造新型基于MXenes的生物医学应用的声催化剂/声敏剂。

图1 带有自行生成肖特基势垒的2D Nb2C-Ox纳米片的构造示意图。

图2. 基于理论的自生成高效肖特基结Nb2C MXene衍生声敏剂的制备。

图3 具有自生高效肖特基结的Nb2C MXene衍生声敏剂的表征。

图4. Nb2C-Ox纳米片的声动力效应和光热效应机理。

图5 Nb2C-Ox的体外抗肿瘤性能。

图6 热疗与SDT协同治疗的机理研究。

图7 Nb2C-Ox纳米片介导的体内光热增强型SDT。

相关科研成果由南通大学附属医院超声科Xuejun Ni等人于2023年发表在Nano Today (https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101750)上。原文：Self-generated Schottky barriers in niobium carbide MXene nanocatalysts for theory-oriented sonocatalytic and NIR-II photonic hyperthermia tumor therapy。