圖3、GO/BCT：Mn.a的第一原理計(jì)算及壓電性質(zhì)分析，超聲刺激下GO/BCT：Mn內(nèi)部偏振的示意圖。b，BTO晶體結(jié)構(gòu)的幾何表示。本圖闡明了BTO的晶體學(xué)排列，突出鋇（Ba）、鈦（Ti）和氧（O）原子的空間定位。c，BTO的態(tài)投射圖（DOS，左）和投射態(tài)密度圖（PDOS，右）。這些圖示展示了電子態(tài)在不同能級(jí)上的分布，特別關(guān)注原子軌道在費(fèi)米能級(jí)附近的貢獻(xiàn)。d，GO/BTO晶體結(jié)構(gòu)的綜合表示。此圖強(qiáng)調(diào)了GO層與晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)BTO粒子之間的界面和鍵合特性。E，GO/BTO的DOS（左）和PDOS（右）示意圖。這些圖示突出了GO引入引發(fā)的BTO電子結(jié)構(gòu)變化，特別強(qiáng)調(diào)了費(fèi)米能級(jí)電子態(tài)的變化，表明電子性質(zhì)的變化。f，GO/BCT晶體結(jié)構(gòu)的幾何表示。本圖展示了GO/BCT復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其中GO框架與BCT集成。g，GO/BCT的DOS（左）和PDOS（右）示意圖。這些圖提供了關(guān)于GO與BCT集成如何影響復(fù)合材料電子性質(zhì)的全面比較分析。h，GO/BCT：Mn晶體結(jié)構(gòu)的幾何表示。該圖強(qiáng)調(diào)了Mn在GO/BCT矩陣中的摻入位置，對(duì)于理解Mn摻雜對(duì)復(fù)合材料性質(zhì)的空間分布及潛在影響至關(guān)重要。I)GO/BCT：Mn的DOS（左）和PDOS（右）示意圖。顯示了Μ摻雜導(dǎo)致的電子結(jié)構(gòu)變化，特別是在費(fèi)米能級(jí)附近，顯示導(dǎo)電性和共價(jià)性質(zhì)的變化。j，GO/BTO和GO/BCT：Mn的紫外-可見光（UV–Vis）漫反射光譜（DRS）光譜及其能隙分析。k，GO/BTO和GO/BCT：Mn的紫外光電子光譜（UPS）光譜及其價(jià)帶分析。l，由PFM分析的單個(gè)GO/BTO納米粒子和單個(gè)GO/BCT：Mn納米粒子的d33壓電系數(shù)。m，超聲觸發(fā)下GO/BCT：Mn的能級(jí)變化和電子傳遞示意圖。n，超聲觸發(fā)下GO/BCT：Mn生成氫氣機(jī)制的示意圖及測(cè)試氫電極生成氫的實(shí)驗(yàn)裝置。o，不同組（對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組：GO/BTO、GO/BCT、BCT：和GO/BCT：Mn）在超聲觸發(fā)（1.5 W/cm2,1 MHz，50%占空比）下氫的產(chǎn)生。

圖4、Go/BCT：Mn MDM與CT26細(xì)胞的相互作用。a，CT26細(xì)胞與不同PZNPs共培養(yǎng)的CT26細(xì)胞（從左到右，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組：BTO+US、GO/BTO+US、GO/BCT+US、GO/BCT：Mn和GO/BCT：Mn+US）共培養(yǎng)12小時(shí)后，CT26細(xì)胞共培養(yǎng)12小時(shí)后，進(jìn)行活/死染色（1.5 W/cm2,1 MHz，50%占空比）。處理后的細(xì)胞用AM（活細(xì)胞，綠色）和PI（死亡細(xì)胞，紅色）染色。比例尺：200微米b，AM/AM+PI熒光定量，見圖a。c，CT26細(xì)胞通過超聲波處理不同PZNP（1.5 W/cm2,1 MHz，占空比50%）處理，隨后進(jìn)行線粒體膜電位變化的流式細(xì)胞術(shù)分析。流式細(xì)胞術(shù)分析顯示CT26細(xì)胞線粒體膜電位（以形成J-聚集體數(shù)量表示）發(fā)生變化。d，流式細(xì)胞術(shù)中J-聚集體的相對(duì)定量。e，評(píng)估PZNPs孵育和超聲刺激后CT26細(xì)胞絲足吞噬作用。比例尺：20微米。f，自噬體與線粒體比值定量。溶酶體與線粒體比值的定量分析。g，溶酶體與線粒體比值的定量分析。h，TEM用于評(píng)估PZNP孵育和超聲刺激后CT26細(xì)胞自噬體形成。

圖5、GO/BCT：Mn MDM與腫瘤球的相互作用。a，腫瘤球體建模示意圖。b，腫瘤球體對(duì)GO/BCT：Mn攝取的時(shí)間依賴分析。圖示腫瘤球體在0、1、2、4、8和12小時(shí)時(shí)對(duì)RhB-GO/BCT：Mn（紅色）的攝取情況。比例尺：20微米。c，使用Hypoxy探針對(duì)腫瘤球組織進(jìn)行缺氧成像。探針的信號(hào)強(qiáng)度（綠色）突出顯示低氧濃度區(qū)域，表明腫瘤組織通常存在缺氧微環(huán)境。刻度條：20微米，RhB-Go/BCT：Mn超聲刺激后腫瘤球體中活性氧（ROS）生成。圖示了在腫瘤球體共培養(yǎng)RhB-GO/BCT：Mn（紅色）12小時(shí)并進(jìn)行超聲刺激（1.5 W/cm2,1 MHz，50%占空比，3分鐘）后，腫瘤球體中活性氧（綠色）的產(chǎn)生情況。比例尺：20μm。e，超聲刺激后壓電納米粒子對(duì)腫瘤能量代謝影響的示意圖。f，腫瘤領(lǐng)域中不同PZNPs（對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組：BTO+US、GO/BTO+US、GO/BCT+US、GO/BCT：Mn、GO/BCT：Mn+US）刺激腫瘤球體中的NAD+/NADH比值。g，不同PZNPs超聲刺激后腫瘤球體中蘋果酸鹽濃度，不同PZNPs超聲刺激后腫瘤球體中草酰乙酸酯濃度。i，不同PZNPs超聲刺激后腫瘤球體ATP濃度。j，不同PZNP超聲刺激后腫瘤球體呼吸鏈復(fù)合物I-V的活性。

結(jié)論與展望

本研究開發(fā)了一種新型聲動(dòng)力激活的蘋果酸耗竭調(diào)節(jié)劑，命名為GO/BCT:Mn，用于實(shí)現(xiàn)腫瘤代謝重編程與抗腫瘤免疫的協(xié)同激活。該納米平臺(tái)由氧化石墨烯（GO）與鈣/錳共摻雜的鈦酸鋇復(fù)合而成，具有優(yōu)異的壓電催化性能和生物相容性。在超聲刺激下，GO/BCT:Mn內(nèi)部產(chǎn)生空間電荷分離，生成高活性的電子-空穴對(duì)：其中還原性電子將質(zhì)子（H?）還原為氫氣（H?），降低線粒體膜電位（MMP），發(fā)揮氣體治療作用；而氧化性空穴則將NADH氧化為NAD?，抑制草酰乙酸向蘋果酸的轉(zhuǎn)化，從而阻斷蘋果酸/天冬氨酸穿梭通路。蘋果酸作為三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵中間體，對(duì)維持線粒體膜電位和腫瘤細(xì)胞能量代謝至關(guān)重要。其耗竭導(dǎo)致線粒體功能障礙，誘發(fā)線粒體自噬、去極化及腫瘤細(xì)胞凋亡。在CT26結(jié)腸癌小鼠模型中，GO/BCT:Mn聯(lián)合超聲治療顯著抑制腫瘤增殖（Ki67下調(diào)）、血管生成（VEGF、CD31減少）和缺氧（HIF-1α降低），同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。更重要的是轉(zhuǎn)錄組學(xué)和流式細(xì)胞術(shù)分析顯示，該策略有效激活抗原呈遞、T細(xì)胞活化等免疫相關(guān)通路，并顯著增加腫瘤內(nèi)CD4?/CD8?T細(xì)胞和成熟樹突狀細(xì)胞的浸潤，表明代謝擾動(dòng)可有效增強(qiáng)抗腫瘤免疫應(yīng)答。該研究構(gòu)建了一種精準(zhǔn)、非侵入性的超聲響應(yīng)型納米平臺(tái)，通過壓電催化同步實(shí)現(xiàn)“代謝干預(yù)–免疫激活”雙重調(diào)控，為發(fā)展高效、安全的集成式腫瘤治療策略提供了新思路。本研究工作建立了一種精確的超聲響應(yīng)納米平臺(tái)，將氧化還原介導(dǎo)的代謝破壞與免疫激活結(jié)合，為整合代謝-免疫癌治療提供了有前景的策略。unisense氫電極提供的數(shù)據(jù)直接證明了GO/BCT:Mn納米材料在超聲觸發(fā)下具有顯著的壓電催化產(chǎn)氫能力。通過對(duì)比不同納米材料的產(chǎn)氫量，unisense微電極的數(shù)據(jù)有力地證明了Ca/Mn共摻雜以及與GO復(fù)合（即GO/BCT:Mn）能顯著增強(qiáng)材料的壓電催化性能，使其優(yōu)于傳統(tǒng)的BTO或單一摻雜/復(fù)合的材料。