摘" " 要" " 聲動(dòng)力學(xué)治療作為一種新型的無(wú)創(chuàng)治療方法，利用低強(qiáng)度超聲激活聲敏劑產(chǎn)生活性氧，從而誘導(dǎo)細(xì)胞氧化損傷和死亡，在組織穿透力及減少副作用方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，目前高效的聲敏劑仍非常匱乏。近年來(lái)，以壓電材料作為新型的聲敏劑逐漸引起關(guān)注，其具有獨(dú)特的壓電效應(yīng)，在超聲作用下可促進(jìn)電荷載流子的分離和遷移，催化氧化還原反應(yīng)，從而有效地增加活性氧產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了超聲-機(jī)械能-化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，被稱為聲壓電動(dòng)力學(xué)治療（SPDT）。目前SPDT已被證實(shí)在癌癥治療、細(xì)菌耐藥、動(dòng)脈粥樣硬化、神經(jīng)修復(fù)等方面均具有廣闊的應(yīng)用前景，本文就SPDT的作用機(jī)制及其在疾病治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞" " 聲動(dòng)力治療；活性氧；聲敏劑；納米材料；壓電效應(yīng)

［中圖法分類號(hào)］R445.1" " " ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

Research progress of sono-piezo dynamic therapy

WANG Yan1，WANG Xian2，QIAN Xiaoqin3

1.Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China.2.Department of Ultrasound Medicine，Jiangsu University Affiliated People’s Hospital，Zhenjiang 212002，China.3.Department of Ultrasound Medicine，Northern Jiangsu People’s Hospital，the

Yangzhou Clinical Medical College of Jiangsu University，Yangzhou 225001，China

ABSTRACT" " As a novel non-invasive treatment modality，sonodynamic therapy（SDT） utilizes low-intensity ultrasound（US） to trigger sonosensitizers to generate reactive oxygen species（ROS），which induce cellular oxidative damage and death，and has remarkable advantages in tissue penetration and reduced side effects.However，efficient sonosensitizers are still scarce.Recently，piezoelectric semiconductor nanomaterials have garnered attention as new types of sonosensitizers.These piezoelectric nanomaterials leverage their unique piezoelectric effect to enhance the separation and migration of electron/hole pair under ultrasound stimulation，thereby catalyzing the redox reactions of substrates and effectively increasing ROS production.This process realizes the conversion of ultrasound-mechanical energy into chemical energy，a phenomenon known as sono-piezo dynamic therapy（SPDT）.SPDT holds promising applications across various biomedical fields，including cancer treatment，bacterial resistance，atherosclerosis，and neuron repair.This article reviews the mechanism of action of SPDT and its research progress in the treatment of diseases.

KEY WORDS" " Sonodynamic therapy；Reactive oxygen species；Sonosensitizer；Nanomaterial；Piezotronic effect

活性氧是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的一類具有氧化活性的化學(xué)物質(zhì)，主要包括超氧陰離子（·[O-2]）、單線態(tài)氧（1O2）、羥自由基（·OH）和過(guò)氧化氫（H2O2）等，是細(xì)胞中重要的調(diào)節(jié)和信號(hào)分子，具有雙重調(diào)控作用。生理?xiàng)l件下低水平的活性氧作為“氧化還原信使”激活細(xì)胞內(nèi)的多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，維持細(xì)胞代謝平衡。但過(guò)量的活性氧會(huì)破壞細(xì)胞氧化還原平衡，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，引發(fā)DNA損傷、脂質(zhì)過(guò)氧化、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能改變，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡［1-2］。隨著納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展，利用納米材料在外源刺激下產(chǎn)生過(guò)量的活性氧以治療疾病的方法引起了廣泛關(guān)注，被稱為納米動(dòng)力學(xué)療法［3］。根據(jù)其激發(fā)能量不同可分為光動(dòng)力學(xué)治療、聲動(dòng)力學(xué)治療（sonodynamic therapy，SDT）、化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療和放射動(dòng)力學(xué)治療等［4］。超聲波具有非侵入性、深組織穿透力（gt;10 cm）、時(shí)空可控性、低副作用等優(yōu)點(diǎn)，已成為納米醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。SDT最早由Umemura等于1990年提出，其利用超聲波穿透深部組織并聚焦于病變區(qū)域激活聲敏劑，為非侵入靶向根治實(shí)體腫瘤提供了可能。與光動(dòng)力學(xué)治療等相比，SDT具有更強(qiáng)的組織穿透能力，同時(shí)避免了對(duì)正常組織的損傷，具有廣闊的臨床轉(zhuǎn)化前景。目前，SDT已在乳腺癌、肝癌、肺癌、卵巢癌、結(jié)直腸癌及膠質(zhì)瘤等治療中表現(xiàn)出良好的療效。此外，SDT還在感染性疾病、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等治療中展示出潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值［5］。

SDT主要包括三個(gè)組成部分：超聲、聲敏劑和氧氣。其中聲敏劑的選擇對(duì)SDT療效起著至關(guān)重要的作用。目前聲敏劑主要分為有機(jī)聲敏劑和無(wú)機(jī)聲敏劑兩大類。傳統(tǒng)的有機(jī)聲敏劑如卟啉及其衍生物等由于穩(wěn)定性有限、光毒性強(qiáng)、機(jī)體清除快、腫瘤富集性差等限制了其應(yīng)用［6］。隨著基于半導(dǎo)體納米材料的無(wú)機(jī)聲敏劑如TiO2［7］、MnWOx［8］等被開發(fā)出來(lái)，有效提高了化學(xué)穩(wěn)定性并降低了光毒性。然而，大多無(wú)機(jī)聲敏劑由于電子（e?）和空穴（h+）分離效率低和快速?gòu)?fù)合限制了活性氧的產(chǎn)生效率。因此，開發(fā)新型高效的聲敏劑以提高SDT療效，是目前研究和臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵問(wèn)題。壓電材料是一類通過(guò)壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的多功能材料，在超聲波輻照下可以促進(jìn)e?和h+分離并抑制其快速?gòu)?fù)合，產(chǎn)生的電荷可以直接作用于細(xì)胞介質(zhì)或催化活性氧產(chǎn)生，被稱為聲壓電動(dòng)力學(xué)治療（sono-piezo dynamic therapy，SPDT）［9］。本文就SPDT的作用機(jī)制及其在疾病治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、SPDT的作用機(jī)制

SDT中活性氧產(chǎn)生的主要機(jī)制是空化效應(yīng)和聲致發(fā)光［10-11］。當(dāng)超聲波在液體中傳播時(shí)，聲敏劑可以提供額外的成核位點(diǎn)，從而促進(jìn)大量空化氣泡形成、快速膨脹和內(nèi)爆坍塌。氣泡坍塌過(guò)程中伴隨聲致發(fā)光、高溫、高壓（可達(dá)108 Pa）、放電和微射流等現(xiàn)象［12-13］。其中聲致發(fā)光誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生的過(guò)程與光動(dòng)力療法的光催化相似，由于光生電荷載流子的快速?gòu)?fù)合，光催化效率通常較低。氣泡坍塌產(chǎn)生的高壓?jiǎn)l(fā)了另一種新的超聲驅(qū)動(dòng)的治療方式的可能性。壓電材料具有非中心對(duì)稱的晶體結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)的各向異性，對(duì)外部刺激具有良好的響應(yīng)性，可以將機(jī)械應(yīng)力（如超聲空化產(chǎn)生的高壓）轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，稱為壓電效應(yīng)［14］。當(dāng)壓電材料被超聲極化時(shí)，由于e?和h+的分離產(chǎn)生內(nèi)部電場(chǎng)，分離的e?和h+遷移到其相反的表面［見反應(yīng)式（1）］，由此產(chǎn)生的壓電勢(shì)可催化底物（如H2O和O2）的氧化還原反應(yīng)［見反應(yīng)式（2）（3）］［15-16］。研究［17］報(bào)道了壓電材料可以在超聲作用下分解水分子，并由此提出了壓電化學(xué)效應(yīng)，也被稱為壓電催化效應(yīng)［18］。與光動(dòng)力療法的光催化不同，壓電催化依賴于機(jī)械力誘導(dǎo)電荷而非光激發(fā)電荷。壓電催化理論將壓電效應(yīng)和催化作用結(jié)合起來(lái)，利用壓電材料的可調(diào)電子狀態(tài)，引發(fā)或加速化學(xué)反應(yīng)。目前壓電催化理論有兩種，即能帶理論和屏蔽電荷效應(yīng)［19］。

Piezoelectric semiconductor [US][→]h++e- （1）

e-+O2→·[O-2] （2）

h++H2O→·OH" （3）

1.能帶理論：在能帶理論中，壓電效應(yīng)產(chǎn)生的壓電勢(shì)作為驅(qū)動(dòng)力控制內(nèi)部載流子遷移并調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)帶和價(jià)帶的能級(jí)決定化學(xué)反應(yīng)中的催化活性［20］。壓電半導(dǎo)體吸收能量，e?從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，從而在導(dǎo)帶中留下h+。同時(shí)通過(guò)機(jī)械應(yīng)變產(chǎn)生內(nèi)建壓電場(chǎng)，導(dǎo)致能帶彎曲，從而促進(jìn)載流子的分離和轉(zhuǎn)移。當(dāng)價(jià)帶電位高于H2O/·OH的氧化電位時(shí)，在能量上有利于·OH的產(chǎn)生；當(dāng)導(dǎo)帶電位低于O2/·[O-2]的還原電位時(shí)，O2可被催化生成·[O-2]［21］。

2.屏蔽電荷效應(yīng)：與能帶理論不同，屏蔽電荷效應(yīng)強(qiáng)調(diào)了外部屏蔽電荷在催化中的主要作用。在液體介質(zhì)中，壓電半導(dǎo)體的束縛電荷被表面的屏蔽電荷平衡，保持電中性。在一定強(qiáng)度的超聲波輻照下，電荷平衡狀態(tài)被壓縮應(yīng)力（超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)）所破壞，額外的屏蔽電荷從表面釋放，與表面附近的物質(zhì)（如水分子、O2）發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生活性物質(zhì)。在屏蔽電荷效應(yīng)中，壓電勢(shì)作為催化反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，決定了材料的反應(yīng)性，當(dāng)?shù)扔诨虼笥诜磻?yīng)所需的吉布斯自由能變化時(shí)，則發(fā)生壓電催化效應(yīng)產(chǎn)生活性氧［22］。

二、SPDT在疾病治療中的應(yīng)用

（一）在腫瘤治療中的應(yīng)用

目前腫瘤的治療方法包括手術(shù)、放療、化療、免疫治療和輔助治療等，盡管這些療法已經(jīng)取得了一定的臨床療效，但患者在治療過(guò)程中仍存在嚴(yán)重毒副作用、治愈率低等問(wèn)題。SPDT具有較高的組織滲透性、空間可控性和原位產(chǎn)生活性氧的能力，在深部腫瘤的治療中表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值，已成為惡性腫瘤治療的替代療法［23］。

作為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的納米材料，鈦酸鋇（BTO）是一種典型的壓電半導(dǎo)體材料，由于其良好的生物相容性和機(jī)電耦合特性，已成功地應(yīng)用于惡性腫瘤SPDT。Zhu等［24］應(yīng)用水熱法合成了粒徑為100 nm的四方相BTO納米顆粒（T-BTO NPs），首次將超聲與T-BTO NPs結(jié)合用于腫瘤治療，結(jié)果顯示，在超聲波輻照下T-BTO NPs可發(fā)生極化并建立動(dòng)態(tài)內(nèi)部電場(chǎng)，催化氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生活性氧；電子自旋共振結(jié)果表明，T-BTO NPs水溶液顯示出·OH和·[O-2]特征信號(hào)，這可能歸因于e-和h+分離引起的能帶傾斜在能量上有利于·OH和·[O-2]的產(chǎn)生；體外細(xì)胞和體內(nèi)腫瘤異種移植實(shí)驗(yàn)均表明T-BTO NPs在超聲波輻照下具有顯著的腫瘤清除效果，并在體內(nèi)表現(xiàn)出良好的生物安全性。針對(duì)腫瘤微環(huán)境的缺氧狀態(tài)（動(dòng)脈血氧分壓≤2.5 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa），Wang等［25］合成了一種超小的脂質(zhì)體（DSPE-PEG2000）包被的BTO納米顆粒（P-BTO），其粒徑為（6.83±1.75）nm，在超聲波輻照下其表面可產(chǎn)生不平衡電荷，誘導(dǎo)氧化還原反應(yīng)的級(jí)聯(lián)，同時(shí)產(chǎn)生活性氧和O2?；钚匝蹩梢哉T導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，O2顯著緩解了腫瘤微環(huán)境缺氧狀態(tài)，下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）的表達(dá)，從而抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，為易轉(zhuǎn)移的三陰性乳腺癌提供了一種新型療法。

在壓電半導(dǎo)體納米材料的基礎(chǔ)上，研究人員通過(guò)摻雜、表面修飾、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、引入氧缺陷等一系列修飾策略，提高了SPDT療效。基于BTO顯著的壓電效應(yīng)，Zhao等［26］制備了Cu2-xO-BaTiO3異質(zhì)結(jié)構(gòu)（Cu2-xO-BTO NCs），在超聲波輻照下該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成可以進(jìn)一步增強(qiáng)e?和h+的分離和遷移，從而促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生。此外，由于Cu（Ⅰ）的存在，Cu2-xO-BTO NCs具有類芬頓反應(yīng)的活性，將腫瘤微環(huán)境的內(nèi)源性H2O2轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒性·OH，實(shí)現(xiàn)聲壓電動(dòng)力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的協(xié)同治療，且其在4T1荷瘤小鼠模型中表現(xiàn)出較高的細(xì)胞毒性和腫瘤生長(zhǎng)抑制率（76.0%）。Cheng等［27］制備了鉍摻雜的缺氧BTO納米顆粒（OBB NPs），并將其應(yīng)用超聲波輻照以治療卵巢癌，壓電響應(yīng)力顯微鏡下可見OBB NPs的電滯回線明顯窄于BTO，表明較小的電壓變化即可引起OBB NPs相變，較BTO具有更好的壓電性能。以上結(jié)果證實(shí)，鉍摻雜構(gòu)建氧缺陷和肖特基結(jié)不僅可以降低禁帶寬度，還可以改善BTO的壓電響應(yīng)，進(jìn)一步提高腫瘤的治療效果。

在空間結(jié)構(gòu)上，二維層狀壓電半導(dǎo)體是SPDT的理想材料。Dong等［28］應(yīng)用水熱法合成了二維壓電結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6（BMO NRs），并對(duì)其進(jìn)行聚乙二醇修飾以用于實(shí)現(xiàn)谷胱甘肽增強(qiáng)的腫瘤聲SPDT。腫瘤微環(huán)境中高水平谷胱甘肽［（1～10）×10-3 mol］作為主要的內(nèi)源性抗氧化劑，消耗細(xì)胞內(nèi)過(guò)量的活性氧，維持氧化還原穩(wěn)態(tài)，從而削弱SPDT的療效。該研究結(jié)果表明，在人宮頸癌Hela細(xì)胞內(nèi)，BMO NRs可以消耗內(nèi)源性谷胱甘肽，產(chǎn)生Mo5+離子并產(chǎn)生氧空位，谷胱甘肽激活的BMO NRs由于內(nèi)部氧缺陷而顯示出更高的活性氧生成效率。同時(shí)，BMO NRs還可作為體內(nèi)CT成像的造影劑，在治療的同時(shí)能夠?qū)Ω信d趣區(qū)的組織靶向成像，實(shí)現(xiàn)診療一體化。

（二）在抗菌治療和傷口愈合中的應(yīng)用

目前抗生素耐藥性是細(xì)菌感染治療面臨的主要問(wèn)題。SPDT作為一種新的治療方法，可在超聲輻照下壓電催化產(chǎn)生活性氧，參與細(xì)菌代謝的電子傳遞鏈，破壞細(xì)菌細(xì)胞壁，使細(xì)菌蛋白質(zhì)變性［29］。此外，壓電材料在超聲波輻照下可在表面產(chǎn)生正負(fù)電荷，干擾細(xì)菌的正常生理活動(dòng)。

Feng等［30］選擇卟啉的中空金屬有機(jī)骨架（HNTM）作為聲敏劑，通過(guò)靜電相互作用在HNTM表面修飾具有壓電效應(yīng)的二硫化鉬納米片（MoS2），并在表面修飾一層紅細(xì)胞膜，制備了RBC-HNTM-MoS2納米復(fù)合材料，用于耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）感染的骨髓炎的抗菌治療。在超聲波輻照下，MoS2發(fā)生極化可以改善HNTM在HNTM-MoS2異質(zhì)界面處的電荷轉(zhuǎn)移，從而增加活性氧的產(chǎn)生。此外，在HNTM-MoS2表面修飾的紅細(xì)胞膜可中和骨髓中剩余的毒素，從而消除骨感染。該研究結(jié)果顯示，HNTM-MoS2在超聲波輻照15 min后，MRSA細(xì)胞內(nèi)DNA損傷和氧化應(yīng)激增加，導(dǎo)致其嘌呤代謝、色氨酸代謝、泛酸和輔酶A合成障礙，對(duì)MRSA抗菌效率達(dá)98.5%。Liu等［31］開發(fā)了一種基于SPDT的多功能水凝膠敷料，在超聲波輻照下嵌入水凝膠的BTO建立了強(qiáng)大的內(nèi)部電場(chǎng)以產(chǎn)生活性氧，在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均顯示出優(yōu)異的抗菌性能，同時(shí)通過(guò)促進(jìn)上皮細(xì)胞遷移、減輕炎癥和促進(jìn)血管生成以促進(jìn)傷口修復(fù)。此外，水凝膠將BTO納米顆粒限制在傷口區(qū)域，并在超聲波輻照下局部誘導(dǎo)壓電催化以清除細(xì)菌，顯著提高了治療的生物安全性。

與腫瘤治療類似，壓電半導(dǎo)體納米材料可以通過(guò)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高SPDT抗菌效果。Wu等［32］構(gòu)建了具有肖特基結(jié)的Au@BaTiO3（Au@BTO），并證實(shí)Au納米顆粒負(fù)載到BTO表面形成金屬/半導(dǎo)體肖特基結(jié)誘導(dǎo)BTO的能帶彎曲，促進(jìn)e?和h+的分離及遷移；同時(shí)體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Au@BTO具有高效的抗菌性能，在超聲波輻照4 min后對(duì)大腸桿菌抗菌效率達(dá)99.23%，對(duì)金黃色葡萄球菌抗菌效率達(dá)99.94%；劃痕試驗(yàn)等亦證實(shí)了Au@BTO可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞遷移，從而加速小鼠傷口愈合。

（三）在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

動(dòng)脈粥樣硬化是一種血管慢性炎癥性疾病，其中巨噬細(xì)胞在斑塊的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，可分為M1和M2兩種亞型，兩種巨噬細(xì)胞間的動(dòng)態(tài)平衡主導(dǎo)了斑塊的演變，靶向誘導(dǎo)病變巨噬細(xì)胞凋亡是早期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的主要治療策略［33-34］。

Cheng等［35］通過(guò)將巨噬細(xì)胞膜包覆在棒狀A(yù)u-ZnO肖特基結(jié)表面，然后靶向遞送至動(dòng)脈粥樣硬化病變，電子自旋共振結(jié)果表明，由超聲波輻照的壓電催化可以產(chǎn)生大量活性氧，包括·[O-2]、1O2、·OH。該實(shí)驗(yàn)以泡沫細(xì)胞作為體外動(dòng)脈粥樣硬化模型，應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)評(píng)價(jià)細(xì)胞凋亡情況，結(jié)果顯示Au-ZnO@MM+US組泡沫細(xì)胞的凋亡率可達(dá)81.25%；應(yīng)用JC-1試劑盒評(píng)估線粒體膜電位變化，進(jìn)一步驗(yàn)證了細(xì)胞凋亡及其機(jī)制，證實(shí)超聲波輻照下產(chǎn)生的活性氧可以誘導(dǎo)過(guò)度自噬和線粒體功能障礙，從而促進(jìn)泡沫細(xì)胞凋亡，并抑制斑塊進(jìn)展。

（四）在神經(jīng)修復(fù)中的應(yīng)用

深部腦刺激療法是一種新型的神經(jīng)外科治療方法，通過(guò)在大腦的特定區(qū)域植入電極，產(chǎn)生電刺激調(diào)節(jié)異常大腦活動(dòng)，已被用于帕金森疾病、靜止性震顫和肌張力障礙等治療中。然而，與其他腦部手術(shù)相同，該方法具有侵入性外科手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，臨床上迫切需要一種無(wú)創(chuàng)的神經(jīng)刺激方法。壓電半導(dǎo)體納米材料利用其獨(dú)特的壓電效應(yīng)，在外部刺激下可以產(chǎn)生直流電，同時(shí)超聲波具有較強(qiáng)的組織穿透力和精確聚焦等優(yōu)點(diǎn)。因此，SPDT為帕金森病、腦卒中等腦部疾病的治療提供新的方向。

Chen等［36］設(shè)計(jì)了一種多級(jí)結(jié)構(gòu)壓電納米簇（PEP@BT NCs），在超聲波輻照下實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程神經(jīng)調(diào)控，隨后在斑馬魚和小鼠帕金森病模型中評(píng)估其神經(jīng)調(diào)控效果，結(jié)果顯示在兩種動(dòng)物模型中PEP@BT NCs均表現(xiàn)出多巴胺能神經(jīng)元的再生和功能恢復(fù)效果，分析原因?yàn)槌暡ㄝ椪盏腜EP@BT NCs刺激可以誘導(dǎo)膜去極化并使神經(jīng)元中鈣離子內(nèi)流，增強(qiáng)了酪氨酸羥化酶的活性，從而改善多巴胺的產(chǎn)生。Kim等［37］設(shè)計(jì)了一種釋放一氧化氮的壓電BTO納米粒（BTNP）的多功能體系，發(fā)現(xiàn)其在外部超聲波輻照下可以產(chǎn)生一氧化氮和直流電，其中一氧化氮的釋放破壞了血腦屏障，使納米粒積聚到腦實(shí)質(zhì)中，而壓電誘導(dǎo)的輸出電流可打開附近神經(jīng)元的鈣離子通道并加速突觸神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，從而刺激神經(jīng)系統(tǒng)。

三、小結(jié)與展望

近年來(lái)，關(guān)于SPDT的研究已取得較多進(jìn)展，研究人員通過(guò)合成不同類型的聲壓電納米材料，實(shí)現(xiàn)了SPDT基礎(chǔ)材料的開發(fā)；通過(guò)調(diào)控聲壓電納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對(duì)其聲壓電動(dòng)力性能進(jìn)一步優(yōu)化；通過(guò)一系列的修飾策略，實(shí)現(xiàn)更高效的療效。目前SPDT已在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出一定的療效，主要分為兩個(gè)方面，即壓電催化氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生活性氧、產(chǎn)生電信號(hào)影響生物活性。

盡管目前關(guān)于SPDT的研究已得到初步進(jìn)展，但仍面臨著挑戰(zhàn)，如部分納米材料在細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的生物相容性，但長(zhǎng)期的生物安全性、靶向性、降解性仍需進(jìn)一步評(píng)估；長(zhǎng)時(shí)間超聲波輻照可導(dǎo)致局部溫度升高和空化效應(yīng)，可能誘導(dǎo)細(xì)胞和組織熱損傷和機(jī)械損傷，需進(jìn)一步探討超聲波輻照條件（功率、頻率、占空比、持續(xù)時(shí)間等）與納米材料精確匹配，以提高生物安全性，實(shí)現(xiàn)最佳療效；除產(chǎn)生活性氧外，壓電半導(dǎo)體在超聲波輻照下還可以產(chǎn)生其他細(xì)胞毒性自由基（如硫酸鹽、氮氧化物和烷氧基），這也為未來(lái)研究提供了一個(gè)新的方向；此外，SPDT可以與免疫治療、氣體治療、化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療、光熱治療、光動(dòng)力學(xué)治療相結(jié)合，構(gòu)建多模態(tài)聯(lián)合治療，進(jìn)一步提高療效。

參考文獻(xiàn)

［1］ Huang X，He D，Pan Z，et al.Reactive-oxygen-species-scavenging nanomaterials for resolving inflammation［J］.Mater Today Bio，2021，11：100124.

［2］ Sahoo BM，Banik BK，Borah P，et al.Reactive oxygen species（ROS）：key components in cancer therapies［J］.Anticancer Agents Med Chem，2022，22（2）：215-222.

［3］ Di Y，Deng R，Liu Z，et al.Optimized strategies of ROS-based nanodynamic therapies for tumor theranostics［J］.Biomaterials，2023，303：122391.

［4］ Song X，Zhang Q，Chang M，et al.Nanomedicine-enabled sonomechanical，sonopiezoelectric，sonodynamic，and sonothermal therapy［J］.Adv Mater，2023，35（31）：e2212259.

［5］ 張政，楊丹丹，張欣，等.聲動(dòng)力治療的研究進(jìn)展［J］.臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志，2021，23（8）：611-614.

［6］ Son S，Kim JH，Wang X，et al.Multifunctional sonosensitizers in sonodynamic cancer therapy［J］.Chem Soc Rev，2020，49（11）：3244-3261.

［7］ Wang X，Zhong X，Bai L，et al.Ultrafine titanium monoxide（TiO1+x） nanorods for enhanced sonodynamic therapy［J］.J Am Chem Soc，2020，142（14）：6527-6537.

［8］ Gong F，Cheng L，Yang N，et al.Ultrasmall oxygen-deficient bimetallic oxide MnWOX nanoparticles for depletion of endogenous GSH and enhanced sonodynamic cancer therapy［J］.Adv Mater，2019，31（23）：e1900730.

［9］ Wang Q，Tian Y，Yao M，et al.Bimetallic organic frameworks of high piezovoltage for sono-piezo dynamic therapy［J］.Adv Mater，2023，35（41）：e2301784.

［10］ Liu X，Pan X，Wang C，et al.Modulation of reactive oxygen species to enhance sonodynamic therapy［J］.Particuol，2023，75：199-216.

［11］ Wen S，Zhang W，Yang J，et al.Ternary Bi2WO6/TiO2-Pt heterojunction sonosensitizers for boosting sonodynamic therapy［J］.ACS Nano，2024，18（34）：23672-23683.

［12］ He Z，Du J，Miao Y，et al.Recent developments of inorganic nanosensitizers for sonodynamic therapy［J］.Adv Healthc Mater，2023，12（22）：e2300234.

［13］ 蔣恩琰，王丹，張照霞，等.聲動(dòng)力療法的機(jī)制研究進(jìn)展［J］.臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志，2023，25（8）：677-680.

［14］ Chen S，Tong X，Huo Y，et al.Piezoelectric biomaterials inspired by nature for applications in biomedicine and nanotechnology［J］.Adv Mater，2024，36（35）：e2406192.

［15］ Shi J，Zeng W，Dai Z，et al.Piezocatalytic foam for highly efficient degradation of aqueous organics［J］.Small Science，2021，1（2）：2000011.

［16］ Zhao Y，Huang T，Zhang X，et al.Piezotronic and piezo-phototronic effects on sonodynamic disease therapy［J］.BME Mat，2023，1（1）：e12006.

［17］ Hong K，Xu H，Konishi H，et al.Direct water splitting through vibrating piezoelectric microfibers in water［J］.J Phys Chem Lett，2010，1（6）：997-1002.

［18］ Chen S，Zhu P，Mao L，et al.Piezocatalytic medicine：an emerging frontier using piezoelectric materials for biomedical applications［J］.Adv Mater，2023，35（25）：e2208256.

［19］ Wang K，Han C，Li J，et al.The mechanism of piezocatalysis：energy band theory or screening charge effect？［J］.Angew Chem，2022，134（6）：e202110429.

［20］ Ma J，Xiong X，Wu D，et al.Band position-independent piezo-electrocatalysis for ultrahigh CO2 conversion［J］.Adv Mater，2023，35（21）：e2300027.

［21］ Li Z，Zhang T，F(xiàn)an F，et al.Piezoelectric materials as sonodynamic sensitizers to safely ablate tumors：a case study using black phosphorus［J］.J Phys Chem Lett，2020，11（4）：1228-1238.

［22］ Meng N，Liu W，Jiang R，et al.Fundamentals，advances and perspectives of piezocatalysis：a marriage of solid-state physics and catalytic chemistry［J］.Prog Mater，2023，138：101161.

［23］ Wu N，F(xiàn)an CH，Yeh CK.Ultrasound-activated nanomaterials for sonodynamic cancer theranostics［J］.Drug Discov Today，2022，27（6）：1590-1603.

［24］ Zhu P，Chen Y，Shi J.Piezocatalytic tumor therapy by ultrasound‐triggered and BaTiO3-mediated piezoelectricity［J］.Adv Mater，2020，32（29）：e2001976.

［25］ Wang P，Tang Q，Zhang L，et al.Ultrasmall barium titanate nanoparticles for highly efficient hypoxic tumor therapy via ultrasound triggered piezocatalysis and water splitting［J］.ACS Nano，2021，15（7）：11326-11340.

［26］ Zhao Y，Wang S，Ding Y，et al.Piezotronic effect-augmented Cu2-xO-BaTiO3 sonosensitizers for multifunctional cancer dynamic therapy［J］.ACS Nano，2022，16（6）：9304-9316.

［27］ Cheng S，Luo Y，Zhang J，et al.The highly effective therapy of ovarian cancer by bismuth-doped oxygen-deficient BaTiO3 with enhanced sono-piezocatalytic effects［J］.Chem" Eng J，2022，442：136380.

［28］ Dong Y，Dong S，Liu B，et al.2D piezoelectric Bi2MoO6 nanoribbons for GSH-enhanced sonodynamic therapy［J］.Adv Mater，2021，33（51）：e2106838.

［29］ Sirelkhatim A，Mahmud S，Seeni A，et al.Review on zinc oxide nanoparticles：antibacterial activity and toxicity mechanism［J］.Nanomicro Lett，2015，7（3）：219-242.

［30］ Feng X，Ma L，Lei J，et al.Piezo-augmented sonosensitizer with strong ultrasound-propelling ability for efficient treatment of osteomyelitis［J］.ACS Nano，2022，16（2）：2546-2557.

［31］ Liu D，Li L，Shi B，et al.Ultrasound-triggered piezocatalytic composite hydrogels for promoting bacterial-infected wound healing［J］.Bioact Mater，2022，24：96-111.

［32］ Wu M，Zhang Z，Liu Z，et al.Piezoelectric nanocomposites for sonodynamic bacterial elimination and wound healing［J］.Nano Today，2021，37：101104.

［33］ Wang G，Qiu J，Hu J，et al.Id1：a novel therapeutic target for patients with atherosclerotic plaque rupture［J］.Med Hypotheses，2011，76（5）：627-628.

［34］ Cao Z，Yuan G，Zeng L，et al.Macrophage-targeted sonodynamic/photothermal synergistic therapy for preventing atherosclerotic plaque progression using CuS/TiO2 heterostructured nanosheets［J］.ACS Nano，2022，16（7）：10608-10622.

［35］ Cheng J，Pan W，Zheng Y，et al.Piezocatalytic schottky junction treats atherosclerosis by a biomimetic trojan horse strategy［J］.Adv Mater，2024，36（19）：e2312102.

［36］ Chen Y，F(xiàn)eng P，Zhong G，et al.Piezoelectric nanogenerators enabled neuromodulation rescued dopaminergic neuron loss in Parkinson’s disease［J］.Nano Energy，2024，121：109187.

［37］ Kim T，Kim HJ，Choi W，et al.Deep brain stimulation by blood-brain-barrier-crossing piezoelectric nanoparticles generating current and nitric oxide under focused ultrasound［J］.Nat Biomed Eng，2023，7（2）：149-163.

（收稿日期：2024-08-26）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（82471987）；2023年度鎮(zhèn)江市科技創(chuàng)新資金（SH2023049）

作者單位：1.江蘇大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇大學(xué)附屬人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科，江蘇 鎮(zhèn)江 212002；3.蘇北人民醫(yī)院 江蘇大學(xué)揚(yáng)州臨床醫(yī)學(xué)院超聲醫(yī)學(xué)科，江蘇 揚(yáng)州 225001

通訊作者：錢曉芹，Email：yz_tyz1030@126.com