声动力治疗(Sonodynamictherapy,SDT)是一种利用超声触发声敏剂产生丰富活性氧(Reactiveoxygenspecies,ROS)对抗肿瘤的非侵入式肿瘤治疗方法。由于其组织穿透更深、皮肤光毒性更低和可控性更好等特点,SDT目前已经成为继光动力治疗(Photodynamic therapy,PDT)之后最有前景的新型肿瘤治疗方法之一。然而,SDT目前仍然存在一些局限性:第一,肿瘤微环境(Tumor microenvironment,TME)中的乏氧条件大大限制了 SDT的疗效;第二,以二氧化钛(TiO2)为代表的无机声敏剂的不易降解性,容易在体内引起长期毒性问题;第三,SDT治疗后在皮肤表面留下损伤伤口。已经在光催化领域被广泛应用的锰基纳米材料由于组成结构可控、可调节肿瘤微环境、可生物降解以及生物安全性好等特点,有望作为比钛基纳米材料更适合临床转化的声敏剂。本博士论文主要通过对锰基纳米材料的结构进行设计和改造,开发了可解决以上挑战的两种新型高效锰基声敏剂以及一种锰基伤口敷料,以期补上SDT领域的短板,推动SDT向临床转化。主要工作概括如下:首先,针对肿瘤乏氧微环境限制SDT疗效的挑战,利用空位工程技术构建了乏氧不相关的铁掺杂多价氧化锰纳米颗粒(Fe-doped multivalent manganese oxides,FDMNs)用于增强SDT。与非掺杂的多价氧化锰纳米颗粒(MnOx NPs)相比,FDMNs具有更高的声敏化效率,主要原因是FDMNs内部丰富的氧空位(Oxygenvacancies,OVs)缺陷能够扮演电子陷阱的角色,阻止超声触发的电子-空穴对再复合。更有趣的是,同样由于OVs的存在,大量吸附在FDMNs表面的氧分子跟随进入肿瘤微环境,赋予了 FDMNs乏氧不相关的ROS生成能力。此外,FDMNs本身所具有的不需要任何刺激能够将O2催化成单线态氧(102)的性质和谷胱甘肽(Glutathione,GSH)耗竭性能,进一步提高了 SDT的ROS产率。体内和体外研究证明不论是常氧还是乏氧条件,在超声照射下FDMNs均能够产生明显的抗肿瘤效果。本工作为开发突破乏氧限制的声敏剂提供了可行策略。其次,针对声敏剂在体内难以降解的挑战,成功制备了具有高ROS产率和可生物降解性的钙钛矿型钒酸锰(MnVO3)声敏剂用于SDT。由于钙钛矿材料的带隙窄、OVs丰富等固有特性,MnVEffets biologiquesO3超声触发的ROS产率比商用TiO2更高。同时,锰和钒离子的存在促使MnVO3在酸性条件下具有化学动力学(PR-171Chemodynamic therapy,CDT)性能,催化肿瘤中过氧化氢(H2O2)转化成羟基自由基(·OH)。此外,高价钒赋予MnVO3的GSH消耗能力,可以协同放大SDT-CDT产生的氧化应激。更重要的是,由于钙钛矿材料的可降解性,MnVO3在发挥治疗作用后可以在一定时间内排出体外,避免了长期滞留体内产生的潜在毒性。细胞和动物实验均证明了 FDMNs的SDT-CDT联合治疗对肿瘤生长具有显著抑制作用。本工作报道的这种新型高效、安全的钙钛矿型声敏剂在提升声敏剂声敏化效率的基础上,大大降低了无机声敏剂的潜在毒性,增加了其向临床转化的可能。最后,针对SDT作用后在皮肤表面产生伤口的问题,利用席夫碱反应成功制备了包裹硫化锰(MnS)纳米颗粒(Nanoparticles,NPs)的pH响应型可注射水凝胶用作伤口敷料。以席夫碱键作为交联点的可注射水凝胶具有较好的组织粘附性、适度的拉伸强度和良好的生物相容性。由于席夫碱键的酸断裂特征,该水凝胶在早期弱酸性伤口部位可以实现pH响应性MnS NPs的可控释放。更有趣的是,MnSNPs 可以降低 M1 型 RAW264.7 细胞的白介素-6(Interleukin-6,IL-6)、诱导型一氧化氮合成酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)等促炎因子的mRNA水平。体内研究表明,与单一水凝胶和MnS NPs相比,包裹MnS NPs的水凝胶可以通过促进细胞增殖和血管生成更GDC-0068溶解度有效地促进小鼠伤口愈合。本工作证明了锰基纳米材料可以用于加速伤口愈合,扩大了锰基纳米材料的应用范围。总之,本博士论文针对目前声动力治疗领域的挑战,通过利用和改进锰基纳米材料的性质和结构,对SDT前期的声敏剂设计与制备,以及后期的伤口处理,提出了可行性策略,以期推动SDT的临床转化。