陶可、孙康团队发现可在近红外光照射下产生活性氧的材料

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某些材料可以吸收光的能量催化周边氧气并产生具有高度反应性的活性氧，是光催化、污染处理、精细化学、消毒灭菌、以及肿瘤的光动力治疗等领域的重要科学基础之一。然而现有材料仅能被可见或紫外光激发，无法被能量更低的近红外光激发，限制了上述领域的进一步发展。例如，太阳辐射中近红外光能量占比过半(约53%)，却在光催化等领域难以被利用。在生物医用领域，紫外或可见光几乎无法穿过人体(1~2mm)，导致现有的光动力肿瘤治疗或光动力杀菌等应用被局限于体表位置；而近红外光穿透深度则可达厘米级。因此，探索可在较长波长激发下产生活性氧的材料，是多个领域的重要需求。

        近日，上海交大材料科学与工程学院陶可副研究员、孙康教授研究团队发现氧化铥(Tm2O3)纳米颗粒可以在近红外光激发下产生活性氧，研究成果以“Near-infrared light-excited reactive oxygen species generation by thulium oxide nanoparticles”为题，发表在国际权威学术期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。
        在分析传统有机光敏剂机理的基础上，认为电子在激发态约10-3秒的长寿命可能是产生活性氧的关键因素；考虑到铥离子相应能级有类似的寿命、以及较大的光吸收截面，本研究发展了新方法制备氧化铥纳米颗粒，发现其在紫外、可见、近红外(808 nm)等不同波长激发下均可产生活性氧。研究进一步通过肿瘤光动力治疗应用来验证了该发现的价值，在近红外激光光源、甚至功率密度极低的非激光光源辐照下，小鼠肿瘤的生长均可被明显抑制，从而为光动力治疗拓展至体内深部病灶打下了材料基础。
        上海交通大学材料科学与工程学院为该工作作者单位，博士生狄达·多斯肯为论文第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金(No.31671004，31671027)的资助。
        论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11704


         文章来源：上海交通大学
         孙康，上海交通大学教授。主要从事生物微纳米材料的研究、应用和开发工作，承担多项国家级、部委级和国际合作等科技攻关项目，至今已经发表Adv. Mater., ACS Nano., Chem.Mater., Langmuir, J.Mater.Chem., J.Phys. Chem. C, Polymer, Langmiur等SCI论文100余篇。近年来，负责组建上海交通大学材料科学与工程学院生物医用材料研究所，组成了一支化学、高分子、功能陶瓷、金属和复合材料多学科交叉的科研团队。同时，与校内外相关的研究团队及医疗部门和医疗器械公司开展紧密的合作，如新华医院、上海第九人民医院、上海第一人民医院、瑞金医院、上海儿童医学中心等，共同致力于临床诊疗所需的生物材料等方面的基础与应用研究。建立一个多学科交叉的医工联合研究群体和合作研究平台，加速生物医用材料的研究和应用以及其产业化进程，造福于广大病人，实现其巨大的社会和经济效益。
        陶可，上海交通大学教授。目前是金属基复合材料国家重点实验室生物材料团队核心成员之一。作为项目负责人承担国家自然科学基金1项，XXX863子项目1项，上海市科委项目1项，参与国家自然科学基金委项目、国防科工委项目及省部级项目多项。发表SCI论文二十余篇，他引超过100次，受邀为ACS Nano、J. Phys. Chem. C等高水平杂志审稿。2009年获得上海交通大学SMC-晨星优秀青年教师后备人才奖励。