王中林/李舟/樊瑜波ACS Nano：自供能光动力系统实现肿瘤的长期自主治疗

长期低剂量光动力疗法治疗肿瘤需要可持续的能量供应。电池和无线充电驱动发光二极管的电源技术在治疗过程中会带来时间和空间上的不便。此外，远程医疗和互联网医疗的发展对治疗方法提出了更高的要求，如更好的患者依从性和自主治疗。中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和李舟研究员领导的研究团队与北京市生物医学工程高精尖中心樊瑜波教授研究团队联合研制了一种具有两种不同照射模式的自供能式光动力疗法(s-PDT)系统，可以由患者自主治疗。

研制的基于孪生结构压电纳米发电机的s-PDT系统利用人体运动所获得的能量，实现了对肿瘤组织的有效杀伤和抑制。从细胞水平上看，s-PDT系统在脉冲光刺激模式下可以显著抑制肿瘤细胞的生长。将微型发光二极管(LED)植入荷瘤小鼠皮下，间歇连续光刺激12天后，s-PDT系统具有明显的抗肿瘤作用，抑瘤率达87.46%。这一创新的s-PDT系统结合了两种治疗模式，为开发可穿戴/植入式和可自我控制的长期光动力治疗装置提供了可能，将是临床癌症治疗的一种有前途的方法。

作者设计了一种基于孪生结构压电纳米发电机的自供能PDT系统，具有良好的生物相容性和灵活性。孪生结构压电纳米发电机可以作为一种可穿戴和可植入的电源，将身体运动产生的生物学能量转换为电能。影响孪生结构压电纳米发电机输出性能的因素很多，主要包括器件的尺寸以及应力和应变的大小。通过精心设计的电源管理单元(PMU)，PLS和ICLS两种照射模式可以很好地适应不同肿瘤的治疗。这一策略在未来的临床应用中是可行的，将为癌症的治疗带来一种有效的治疗策略。也可以为各种需要长期治疗的疾病，如糖尿病、帕金森或心血管疾病，制造具有巨大临床应用潜力的自供电可穿戴/植入式电子系统提供灵感。