01导读
乳腺癌中致密的细胞外基质（ECM）和基质细胞构成了一个强大的物理和免疫抑制屏障，有助于免疫逃避和肿瘤进展。在这种结缔组织增生肿瘤微环境中，癌症相关成纤维细胞（CAFs）过度表达吲哚胺2,3-二氧合酶-1（IDO-1），这种酶能激活色氨酸-犬尿氨酸代谢途径，诱导T细胞衰竭和免疫耐受。因此，调节CAFs中的色氨酸代谢是增强抗肿瘤免疫疗法的一种有前途的策略。
02成果掠影
燕山大学高大威教授团队开发了一种基于达沙替尼负载Nb2GeTe4（NGT）纳米片的CAF靶向纳米药物系统，用于超声介导的免疫代谢调节。在低强度超声下，NGT表现出高效的压电催化电荷分离，有效分离电子-空穴对，从而引发超氧阴离子（⋅O2–）的生成。这些活性物质会迅速与细胞内的一氧化氮反应，形成过氧化亚硝酸盐（ONOO），从而诱导IDO-1的特定位点酪氨酸硝化。这一过程会不可逆地使IDO-1失活，从而破坏色氨酸-犬尿氨酸免疫抑制轴。同时，达沙替尼的控释抑制了CAF介导的纤维化，破坏了基质屏障，降低了肿瘤的硬度，促进了细胞毒性T淋巴细胞的浸润。这项研究建立了一种精确的压电催化驱动策略，用于重编程纤维化恶性肿瘤微环境，为开发二维纳米材料用于癌症免疫疗法提供了一条前景广阔的途径。
相关论文以题为“Piezocatalytic nanotransducers rewire tumor immunometabolism via in situ peroxynitrite generation”发表在Biomaterials期刊上。论文第一作者为燕山大学环境与化学工程学院博士生张金辉，通讯作者为燕山大学环境与化学工程学院高大威教授。
原位生成ONOO⁻：低强度超声下压电催化生成过氧亚硝酸盐，突破ROS半衰期瓶颈。
IDO-1不可逆硝化：通过酪氨酸位点特异性硝化使IDO-1永久失活，阻断免疫抑制代谢。
临床超声重编程：在安全超声参数下同步实现代谢逆转与基质正常化，抑制率达86%。
04数据概览
图1、仿生 NGT/DAS@C 制造示意图、压电驱动 IDO-1 硝化原理以及免疫代谢重编程和基质正常化的协同机制
图2、NGT/DAS@C的制备和表征
图3、Nb2GeTe4的压电和电子特性
图4、体外纳米药物调节CAF的正常化
图5、体外试验抑制IDO-1的表达，增强T细胞的毒性
图6、抑制IDO-1介导的色氨酸代谢，降低体内肿瘤基质的硬度
图7、体内免疫效应激活
图8、体内抗肿瘤疗效和生物安全性评估
05结论
我们开发的基于Nb2GeTe4纳米片的低强度超声（LIUS）响应压电纳米换能器，能在肿瘤基质内进行催化代谢干预。在低强度超声激活时，Nb2GeTe4会产生强大的压电势，推动活性ONOO–物种的形成，导致特定位点的硝化和抑制癌症相关成纤维细胞（CAFs）中的IDO-1。这一过程有效地重新引导了色氨酸代谢，减轻了CAF介导的免疫抑制，并恢复了体内的抗肿瘤免疫激活。电子结构分析表明，Nb2GeTe4的超窄带隙和高载流子迁移率有助于在轻微机械刺激下高效激发和分离电荷，从而在临床相关的LIUS条件下实现强大的压电催化活性。除了证明 Nb2GeTe4是一种很有前景的用于免疫调节的压电纳米催化剂之外，这项工作还建立了一个概念框架，其中机械激活的纳米换能器可选择性地重新规划基质代谢，而不是破坏性地消除基质成分。这种策略凸显了压电催化作为肿瘤微环境重塑的可控方法的潜力，并可能激发机械驱动的纳米催化在免疫疗法和相关生物医学领域的更广泛应用。
06论文信息
Zhang Jinhui, Yan Junxin, Ye Kun, Fu Yang, Dong Zhechen, Zhang Xuwu, He Yuchu, Liu Yingdan, Yan Xiyun, Xue Weili, Tu Wenkang, Gao Dawei. Piezocatalytic nanotransducers rewire tumor immunometabolism via in situ peroxynitrite generation. Biomaterials, 2026, 335: 124353. DOI:10.1016/j.biomaterials.2026.124353.
