近日，我院硕士研究生蔡金明在导师潘登余和耿弼江的指导下，以第一作者身份在国际高水平期刊《Advanced Functional Materials》（IF：18.5）上发表题为“Defect Engineering of Biodegradable Sulfide Nanocage Sonozyme Systems Enables Robust Immunotherapy against Metastatic Cancers”的研究论文。
无机纳米声敏剂的缺陷工程是改善其声动力性能的一种简单而有效的策略，主要是通过引入丰富的表面态来促进电子-空穴对在低强度US（超声）环境中的产生和分离。迄今为止，金属氧化物声敏剂的声动力性能主要是通过氧空位和异质结工程来进行调控。然而，金属氧化物声敏剂用于临床转化的潜力受到其固有的宽带隙和不具有生物可降解性的限制。因此，通过合理的结构设计和空位工程开发高效、可生物降解的声敏剂是该领域迫切需要解决的关键科学问题。作为氧化物声敏剂的替代品，金属硫化物半导体具有窄带隙和可生物降解的特性。近年来，窄带隙金属硫化物纳米材料作为近红外光热转化试剂被广泛应用于光热肿瘤治疗，但由于近红外光的穿透深度有限（<1 cm），使其仅适用于浅表肿瘤治疗。对于深组织肿瘤的治疗，开发窄带隙、可生物降解和生物相容性优异的金属硫化物声敏剂更有价值，但通过系统调控硫空位依赖性声动力特性，开发和和优化单组分金属硫化物作为高效声敏剂的研究很少被报道。
我院潘登余/耿弼江研究团队首次报道了利用缺陷工程策略设计生物可降解的声酶系统用于增强的癌症免疫治疗。缺陷工程策略成功应用于调控Co9S8-x纳米笼中的硫空位，以探索硫空位依赖的声动力和化学动力学性能，并构建可生物降解的硫化物声酶系统，以增强癌症免疫治疗。该论文通过采用硫乙酰胺作为硫源和还原剂，调节其与钴源的质量比，通过热还原机制制备高水平硫空位掺杂的Co9S8-x纳米笼。由于引入了丰富的缺陷态，Co9S8-x纳米笼的带隙从2.06 eV减小到1.54 eV。与此同时，Co2+与Co3+的原子比在热还原的过程中从1.53提高到1.97，从而极大的增强了Co9S8-x纳米笼的类芬顿反应活性。因此，Co9S8-x纳米笼的声动力活性、化学动力学性能和抗肿瘤免疫响应可以通过缺陷工程策略显著放大。肿瘤微环境特异性降解的特性使得Co9S8-x纳米笼既可以保持大的初始尺寸用于增强的肿瘤组织富集，又可以在肿瘤微环境中巧妙地释放出Co2+、Co3+和免疫佐剂R837，以实现肿瘤积聚并促进肿瘤的深度穿透。利用上述特性，缺陷工程设计的Co9S8-x纳米笼可以通过ROS产率的级联放大引发免疫原性死亡，促进树突细胞成熟，并最终实现对T细胞的激活。体内双侧肿瘤模型证明了Co9S8-x纳米笼可以通过声动力/化学动力学治疗增强的免疫治疗将原发肿瘤完全消除，完全抑制肺转移，并可以通过强大的免疫反应减缓远端肿瘤的生长。该工作展现了利用缺陷工程设计生物可降解金属硫化物声酶系统重塑肿瘤微环境用于强大的声免疫治疗的潜力。
该论文第一作者是我院22级硕士研究生蔡金明，共同通讯作者为潘登余教授和青年教师耿弼江，该研究得到了国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、国家资助博士后研究人员计划和上海市自然科学基金等项目的资助。
潘登余/耿弼江研究团队近年来聚焦于无机纳米材料的微结构调控及其功能化研究，在纳米医学的研究领域积累了较丰富的研究成果和研究经验。近五年在Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Small、Small Structures等国际顶级期刊上发表多篇SCI论文。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202411064
