某些材料可以吸收光的能量催化周边氧气并产生具有高度反应性的活性氧，是光催化、污染处理、精细化学、消毒灭菌、以及肿瘤的光动力治疗等领域的重要科学基础之一。然而现有材料仅能被可见或紫外光激发，无法被能量更低的近红外光激发，限制了上述领域的进一步发展。例如，太阳辐射中近红外光能量占比过半(约53%)，却在光催化等领域难以被利用。在生物医用领域，紫外或可见光几乎无法穿过人体(1~2mm)，导致现有的光动力肿瘤治疗或光动力杀菌等应用被局限于体表位置；而近红外光穿透深度则可达厘米级。因此，探索可在较长波长激发下产生活性氧的材料，是多个领域的重要需求。

近日，上海交大材料科学与工程学院陶可副研究员、孙康教授研究团队发现氧化铥(Tm2O3)纳米颗粒可以在近红外光激发下产生活性氧，研究成果以“Near-infrared light-excited reactive oxygen species generation by thulium oxide nanoparticles”为题，发表在国际权威学术期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。

在分析传统有机光敏剂机理的基础上，认为电子在激发态约10-3秒的长寿命可能是产生活性氧的关键因素；考虑到铥离子相应能级有类似的寿命、以及较大的光吸收截面，本研究发展了新方法制备氧化铥纳米颗粒，发现其在紫外、可见、近红外(808 nm)等不同波长激发下均可产生活性氧。研究进一步通过肿瘤光动力治疗应用来验证了该发现的价值，在近红外激光光源、甚至功率密度极低的非激光光源辐照下，小鼠肿瘤的生长均可被明显抑制，从而为光动力治疗拓展至体内深部病灶打下了材料基础。

上海交通大学材料科学与工程学院为该工作作者单位，博士生狄达·多斯肯为论文第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金(No.31671004，31671027)的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11704

上海交通大学材料学院