近日，张振中教授研究组构建了一种pH/超声双响应型气体发生器并研究了其空化-超声治疗特性。相关研究成果以pH/ultrasound dual-responsive gas generator for ultrasound imaging-guided therapeutic inertial cavitation and sonodynamic therapy为题发表在Advanced Healthcare Materials杂志。

在众多纳米材料中，碳酸钙纳米粒本身在pH5.5的弱酸性环境下可以缓慢降解生成CO₂气泡用于超声造影。但目前所有报道的关于碳酸钙的文献都是实心碳酸钙，其本身载药能力低，且单独的酸性刺激使得气体生成比较缓慢。为了解决这个问题，研究人员合成了粒径为~250nm的介孔碳酸钙纳米粒（mesoporous calcium carbonate nanopaticles, MCC NPs），发现介孔碳酸钙在超声刺激下可以瞬间崩塌，释放出声敏剂(hematoporphyrin monomethyl ether, HMME)，在超声下产生活性氧进行声动力学治疗促进细胞凋亡；而碳酸钙崩解产生大量的CO₂气体，不仅可以用于超声成像进行肿瘤诊断，同时气泡爆破后产生的爆破力类似于空化效应，可促进细胞坏死，甚至造成周围血管损伤阻止氧供。因此，超声作用下HMME导致的细胞凋亡和空化效应导致的细胞坏死可以相互促进，极大的增强了抗肿瘤效果。由于正常组织缺乏酸性环境以及超声刺激，该气体发生器实现了安全无毒性的在肿瘤部位实现空化-超声治疗，为未来的肿瘤诊疗提供了新的思路。

 A）气体发生器的制备；B)该气体发生器导致细胞大量凋亡或死亡，并导致血管损伤；C）pH/超声双响应型气体发生器的细胞内作用机制图。