近日，環化學院碩士研究生蔡金明在導師潘登余和耿弼江的指導下，以第一作者身份在國際高水平期刊《Advanced Functional Materials》（IF：18.5）上發表題為“Defect Engineering of Biodegradable Sulfide Nanocage Sonozyme Systems Enables Robust Immunotherapy against Metastatic Cancers”的研究論文。

無機納米聲敏劑的缺陷工程是改善其聲動力性能的一種簡單而有效的策略，主要是通過引入豐富的表面態來促進電子-空穴對在低強度US（超聲）環境中的產生和分離。迄今為止，金屬氧化物聲敏劑的聲動力性能主要是通過氧空位和異質結工程來進行調控。然而，金屬氧化物聲敏劑用於臨床轉化的潛力受到其固有的寬帶隙和不具有生物可降解性的限製。因此，通過合理的結構設計和空位工程開發高效、可生物降解的聲敏劑是該領域迫切需要解決的關鍵科學問題。作為氧化物聲敏劑的替代品，金屬硫化物半導體具有窄帶隙和可生物降解的特性。近年來，窄帶隙金屬硫化物納米材料作為近紅外光熱轉化試劑被廣泛應用於光熱腫瘤治療，但由於近紅外光的穿透深度有限（<1 cm），使其僅適用於淺表腫瘤治療。對於深組織腫瘤的治療，開發窄帶隙、可生物降解和生物相容性優異的金屬硫化物聲敏劑更有價值，但通過系統調控硫空位依賴性聲動力特性，開發和優化單組分金屬硫化物作為高效聲敏劑的研究很少被報道。

環化學院潘登余/耿弼江研究團隊首次報道了利用缺陷工程策略設計生物可降解的聲酶系統用於增強的癌症免疫治療。缺陷工程策略成功應用於調控Co₉S_8-x納米籠中的硫空位，以探索硫空位依賴的聲動力和化學動力學性能，並構建可生物降解的硫化物聲酶系統，以增強癌症免疫治療。該論文通過采用硫乙酰胺作為硫源和還原劑，調節其與鈷源的質量比，通過熱還原機製製備高水平硫空位摻雜的Co₉S_8-x納米籠。由於引入了豐富的缺陷態，Co₉S_8-x納米籠的帶隙從2.06 eV減小到1.54 eV。與此同時，Co²⁺與Co³⁺的原子比在熱還原的過程中從1.53提高到1.97，從而極大的增強了Co₉S_8-x納米籠的類芬頓反應活性。因此，Co₉S_8-x納米籠的聲動力活性、化學動力學性能和抗腫瘤免疫響應可以通過缺陷工程策略顯著放大。腫瘤微環境特異性降解的特性使得Co₉S_8-x納米籠既可以保持大的初始尺寸用於增強的腫瘤組織富集，又可以在腫瘤微環境中巧妙地釋放出Co²⁺、Co³⁺和免疫佐劑R837，以實現腫瘤積聚並促進腫瘤的深度穿透。利用上述特性，缺陷工程設計的Co₉S_8-x納米籠可以通過ROS產率的級聯放大引發免疫原性死亡，促進樹突細胞成熟，並最終實現對T細胞的激活。體內雙側腫瘤模型證明了Co₉S_8-x納米籠可以通過聲動力/化學動力學治療增強的免疫治療將原發腫瘤完全消除，完全抑製肺轉移，並可以通過強大的免疫反應減緩遠端腫瘤的生長。該工作展現了利用缺陷工程設計生物可降解金屬硫化物聲酶系統重塑腫瘤微環境用於強大的聲免疫治療的潛力。

該論文第一作者是環化學院22級碩士研究生蔡金明，共同通訊作者為環化學院潘登余教授和青年教師耿弼江，該研究得到了國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程、國家資助博士後研究人員計劃和上海市自然科學基金等項目的資助。

環化學院潘登余/耿弼江研究團隊近年來聚焦於無機納米材料的微結構調控及其功能化研究，在納米醫學的研究領域積累了較豐富的研究成果和研究經驗。近五年在Nature Communications、Advanced Materials、AdvancedFunctionalMaterials、Advanced Science、Small、Small Structures等國際頂級期刊上發表多篇SCI論文。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202411064