UiO-66/g-C_3N_4异质结构用于癌症光动力治疗研究

光动力治疗(Photodynamic therapy,PDT)是利用光敏剂在特定的光源下激发氧分子产生活性氧(ROS),以杀死肿瘤细胞的一种典型的光化学疗法。石墨氮化碳(g-C_3N_4)作为一种带隙约为2.76 e V的无金属聚合物半导体,有研究将其作为光敏剂用于PDT,以利用可见光(Vis)产生ROS。但是g-C_3N_4具有带隙较窄导致光获悉更多生电子-空穴对复合较快的问题,限制了其PDT效率。因此有研究通过促进g-C_3N_4光生电子-空穴对的分离以提高其PDT效率。由于Ui O-66的带隙约3.83 e V,可以在紫外光(UV)照射下生成自由电子和空穴。与窄带隙半导体g-C_3N_4复合成UiO-66/g-C_3N_4异质结构后,可促进材料在可见光照射下光生电子-空穴对的分离,以增强其PDT效率。在本研究中,我们通过一种简便的水热法合成UiO-66/g-C_3N_4非均相光敏剂(UCPS)。在模拟日光(400-800 nm,SSR)照射下,UCPS对小鼠黑色素瘤细胞表现出显著的光动力治疗效果,主要研究内容包括:(1)构建UiO-66/g-C_3N_4异质结构(UCPSCH772984研究购买S)纳米粒子。通过简便的水热法合成了UiO-66/g-C_3N_4异质结构,并通过TEM、XRD、FT-IR、DLS和Zeta电位对其进行了表征。在SSR照射下,带隙约为2.76 e V的g-C_3N_4可以吸收可见光,自由电子可以从价带(VB)被激发到导带(CB),而空穴留在VB上。但是g-C_3N_4的带隙较窄,导致材料的光生电子和空穴很容易复合,限制了ROS的产生。将Ui O-66与g-C_3N_4复合后,由于g-C_3N_4的CB电位(-0.94 e V vs.NHE)比Ui O-66(-0.7 e V vs.NHE)更负,因此g-C_3N_4 CB上的激发电子可以很容易转化到Ui O-66的CB上。从而光生电子留在Ui O-66的CB上,阻止了g-C_3N_4光生电子-空穴对的复合,增强了UCPS周围氧分子受激发生成活性超氧自由基的能力,从而提升了以UCPS作为光敏剂光动力治疗癌症的效果。(2)UCPS的体外光动力治疗效果。通过细胞实验证实了在光照条件下具有优良生物兼容的UCPS比g-C_3N_4单体具有更加优秀的细胞水平光动力治疗效果,能够更Immune activation为有效地抑制肿瘤细胞生长。进一步表明,合成的异质结构可以有效提高g-C_3N_4的光动力治疗性能。另外通过对细胞中血红素加氧酶-1(HO-1)表达的检测可以证明UCPS对肿瘤造成杀伤的主要原因是生成了ROS,这也从分子水平上证实了上述的结论。