某些材料可以吸收光的能量催化周邊氧氣併產生具有高度反應性的活性氧，是光催化、汙染處理、精細化學、消毒滅菌、以及腫瘤的光動力治療等領域的重要科學基礎之一。然而現有材料僅能被可見或紫外光激發，無法被能量更低的近紅外光激發，限制了上述領域的進一步發展。例如，太陽輻射中近紅外光能量佔比過半(約53%)，卻在光催化等領域難以被利用。在生物醫用領域，紫外或可見光幾乎無法穿過人體(1~2mm)，導致現有的光動力腫瘤治療或光動力殺菌等應用被侷限於體表位置；而近紅外光穿透深度則可達釐米級。因此，探索可在較長波長激發下產生活性氧的材料，是多個領域的重要需求。
近日，上海交大材料科學與工程學院陶可副研究員、孫康教授研究團隊發現氧化銩(Tm2O3)奈米顆粒可以在近紅外光激發下產生活性氧，研究成果以“Near-infrared light-excited reactive oxygen species generation by thulium oxide nanoparticles”為題，發表在國際權威學術期刊《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上。
在分析傳統有機光敏劑機理的基礎上，認為電子在激發態約10-3秒的長壽命可能是產生活性氧的關鍵因素；考慮到銩離子相應能級有類似的壽命、以及較大的光吸收截面，本研究發展了新方法制備氧化銩奈米顆粒，發現其在紫外、可見、近紅外(808 nm)等不同波長激發下均可產生活性氧。研究進一步透過腫瘤光動力治療應用來驗證了該發現的價值，在近紅外鐳射光源、甚至功率密度極低的非鐳射光源輻照下，小鼠腫瘤的生長均可被明顯抑制，從而為光動力治療拓展至體內深部病灶打下了材料基礎。
上海交通大學材料科學與工程學院為該工作作者單位，博士生狄達·多斯肯為論文第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金(No.31671004，31671027)的資助。
來源：上海交大
論文連結：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11704
