近日，中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室/化学化工学院仇萌教授团队在Nature Index期刊Advanced Functional Materials在线发表题为 “Pulsed NIR-II Activated Arsenic-Doped Black Phosphorus for Pyroelectric Dynamic Therapy-Chemotherapy Synergistic Tumor Treatment” 的研究论文。该研究通过砷（As）元素掺杂调控二维黑磷的晶格结构与热释电响应，并结合1064 nm脉冲近红外光激发，构建了热释电动态治疗与砷介导化疗协同作用的新型纳米平台，为二维黑磷生物光子学及其生物医学应用提供了新的研究思路。
热释电效应能够将温度波动转化为电极化与界面氧化还原过程，是连接光场调控、能量转换和生命体系响应的重要物理机制。二维黑磷兼具独特晶格结构、光学响应和可降解特性，为构建新型生物光子学功能材料提供了良好基础。此前，团队已基于硒掺杂黑磷构建近红外光激活的微量元素前药平台（Nano Lett. 2025, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c04311），探索了“元素掺杂—光场激活—功能释放”的研究路径；在此基础上，本研究进一步将元素掺杂用于调控黑磷的晶格与热释电响应，并拓展其在氧化还原和能量代谢干预中的功能。
在本研究中，团队提出“成分调控—脉冲激发”协同策略：通过As原子掺杂调控黑磷晶格与极化行为，并利用1064 nm脉冲近红外光产生快速温度波动，增强热释电电荷分离和活性氧（ROS）生成；同时，ROS进一步促进AsP纳米片可控降解和砷物种释放，释放的砷可消耗谷胱甘肽（GSH）并干扰线粒体ATP生成，从而将材料结构调控、热释电效应、元素释放以及细胞氧化还原与能量代谢干预有机耦合。体内外实验表明，该平台在骨肉瘤模型中实现了超过98%的肿瘤生长抑制，并表现出良好的生物相容性。该研究表明，元素掺杂不仅能够赋予二维材料新的化学与生物学功能，也为进一步调控其物理性质、拓展二维黑磷生物光子学应用提供了新的材料设计思路。
图1. 1064 nm 脉冲近红外光激活砷掺杂黑磷纳米片用于热释电动力治疗-化疗协同抗肿瘤的机制示意图
该成果由中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室/化学化工学院仇萌教授课题组牵头完成。2021级硕士研究生傅晨晨、2023级博士研究生宋贞、博士后颜子超和2024级博士研究生张启坤为论文第一作者，仇萌教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、泰山学者项目及中央高校基本科研业务费等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78609
