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山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室陶緒堂教授團(tuán)隊通過自主設(shè)計的“微爆炸法”獲得了無氧化MXene-Ti3C2Tx量子點，首次提出可將此類二維結(jié)構(gòu)鈦基晶體材料用于腫瘤治療，并與劉宏教授團(tuán)隊合作發(fā)現(xiàn)其具有較強的類芬頓反應(yīng)特性，在抗腫瘤實驗中效果顯著，從而實現(xiàn)了更高效、更安全的納米催化治療方式。相關(guān)結(jié)果以“Nonoxidized MXene Quantum Dots Prepared by Microexplosion Method for Cancer Catalytic Therapy”為題，發(fā)表在材料類權(quán)威期刊Advanced Functional Materials（IF=15.621）上，陶緒堂教授和劉宏教授為通訊作者，晶體所博士研究生李雪松和劉鋒為共同第一作者，山東大學(xué)為獨立完成單位。 對于腫瘤治療，傳統(tǒng)的化學(xué)、物理療法都存在嚴(yán)重的副作用，限制了其在實際臨床治療中的應(yīng)用。最近，基于特殊的腫瘤微環(huán)境，利用腫瘤內(nèi)部催化反應(yīng)的納米催化治療成為前沿且備受關(guān)注。其中，研究最為廣泛的鐵基納米催化劑可特異性響應(yīng)腫瘤的弱酸性細(xì)胞微環(huán)境，釋放Fe2+并引發(fā)芬頓反應(yīng)，產(chǎn)生•OH自由基以觸發(fā)細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤。然而，在弱酸性腫瘤環(huán)境中，F(xiàn)e2+催化的芬頓反應(yīng)速率較低，導(dǎo)致•OH自由基形成緩慢。此外，眾多抗腫瘤復(fù)合納米制劑的潛在毒性值得關(guān)注。因此，尋找更高催化活性和更安全的納米制劑是人們一直追求的目標(biāo)。晶體材料國家重點實驗室陶緒堂教授團(tuán)隊與劉宏教授團(tuán)隊合作發(fā)現(xiàn)所制備的鈦基無氧化MXene-Ti3C2Tx量子點具有較強的類芬頓反應(yīng)特性，其對正常細(xì)胞和組織器官均表現(xiàn)良好的生物相容性，并對宮頸癌和乳腺癌均有強烈的殺傷能力，體現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤效果。這種以鈦基類芬頓反應(yīng)為基礎(chǔ)的腫瘤治療方式潛力巨大，為實現(xiàn)腫瘤的高效、精準(zhǔn)治療提供了一條新的探索途徑。

目前腫瘤化療耐受的分子機制尚待進(jìn)一步解析。肌層浸潤型膀胱癌（Muscle-invasive bladder cancer,MIBC）是最為常見和惡性的泌尿系統(tǒng)腫瘤，以順鉑為主的化療是不可手術(shù)和轉(zhuǎn)移性MIBC的一線治療方案，而由于化療耐藥的產(chǎn)生，很大一部分患者會化療失敗，導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和進(jìn)展。

本發(fā)明公開一種基于雙陽極的單室電芬頓礦化抗生素的裝置和方法，裝置中單室內(nèi)依次設(shè)置空氣陰極、第一陽極和第二陽極，電解液中含有抗生素，第一陽極包括產(chǎn)電生物膜和原位合成的納米FeS，第二陽極包括典型抗生素降解中間體的降解生物膜，空氣陰極表面涂有氧還原催化劑。本發(fā)明以第一陽極驅(qū)動Fe(III)/Fe(II)循環(huán)，加速•OH生成，同時利用納米FeS保護(hù)細(xì)胞免受損傷，從而提升抗生素降解效率并促進(jìn)中間體生成；以第二陽極促使陽極生物降解與陰極化學(xué)氧化偶聯(lián)，快速礦化中間體并釋放電子驅(qū)動陰極電芬頓反應(yīng)，最終實現(xiàn)抗生素的徹底礦化。本發(fā)明的裝置和方法，可實現(xiàn)抗生素廢水的高效綠色低碳處理，在環(huán)境保護(hù)以及資源利用方面有重要的應(yīng)用前景。