双功能Mo2N纳米材料光热疗法：加速MRSA感染伤口愈合与选择性甲状腺癌消融

《Cell Biology and Toxicology》：Dual-functional Mo?N nanomaterials for photothermal therapy: enhancing MRSA-infected wound healing and selective thyroid cancer ablation

本研究针对甲状腺癌治疗和细菌感染管理中传统疗法效果有限及副作用大的问题，开发了一种基于二氮化钼（Mo2N）纳米材料的双功能光热治疗平台。研究人员通过合成平均粒径约2.45 nm的Mo2N纳米颗粒，证实其具有31.8%的光热转换效率，在近红外（NIR）激光照射下可产生显著升温效应。实验结果表明，该材料能选择性诱导甲状腺癌细胞凋亡，同时对正常内皮细胞影响轻微；在动物模型中有效抑制肿瘤生长并加速MRSA感染伤口愈合；对大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）展现出强大抗菌活性。这项研究为肿瘤治疗与感染控制协同治疗提供了创新策略。

　　

在当代医学领域，甲状腺癌作为最常见的内分泌恶性肿瘤之一，其治疗始终面临术后复发和转移的挑战。与此同时，耐药菌感染特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）引起的感染，已成为临床治疗中的重大威胁。传统化疗和抗生素疗法由于疗效局限性和毒副作用，难以满足复杂病患的需求。尤其对于免疫功能受损的肿瘤患者，术后感染风险显著增加，亟需能够同时应对肿瘤和感染的双功能治疗策略。

在此背景下，光热疗法（Photothermal Therapy, PTT）作为一种非侵入性治疗方式崭露头角。该技术利用光热转换材料将近红外光能转化为热能，精准消融病变组织。虽然金、铜等纳米材料已被广泛研究，但二氮化钼（Mo₂N）因其优异的光热性能和生物相容性逐渐受到关注。由温州医科大学附属第一医院乳腺外科张伟、吴世喜和甲状腺外科陈成泽团队开展的研究，首次将超小尺寸Mo₂N纳米材料（约2.45 nm）应用于甲状腺癌治疗与MRSA感染伤口愈合的双重挑战，为整合型肿瘤治疗提供了新思路。

研究团队采用多步合成法制备Mo₂N纳米材料，通过透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等技术确认材料特性；利用红外热成像仪评估光热性能；通过细胞活力检测（MTT法）、流式细胞术分析生物学效应；建立小鼠肿瘤模型和MRSA感染伤口模型验证治疗功效；采用组织病理学检查评估生物安全性。

3.1 Mo₂N纳米材料的合成与表征

通过盐酸、苯胺和氧化石墨烯（GO）溶液反应，经冻干和800°C热处理获得Mo₂N材料。XPS分析证实材料中存在钼氮键（Mo-N）和氮掺杂碳基质，XRD图谱显示立方相Mo₂N特征峰。TEM显示纳米颗粒分布均匀（2.45 nm），元素 mapping证明钼、氮元素均匀分布。紫外-可见光谱显示材料在200-800 nm有强吸收，稳定性实验表明其在生理环境中保持良好分散性。

3.2 Mo₂N纳米材料的光热性能

浓度梯度实验（0-150 μg/mL）和功率密度测试（0.25-2.0 W/cm2）显示材料具有浓度/功率依赖性升温特性。在150 μg/mL浓度和2.0 W/cm2激光下升温最显著，光热转换效率达31.8%。循环稳定性实验证实材料经历10次加热-冷却循环后性能稳定，具备持续治疗潜力。

3.3 Mo₂N对MRSA和大肠杆菌生物膜的抗菌作用

菌落形成实验显示NIR+Mo₂N组对MRSA和E.coli的灭菌率最高。扫描电镜（SEM）观察到该处理组生物膜结构严重破坏，结晶紫染色显示生物膜生物量显著降低（OD₅₉₅值最低）。值得注意的是，Mo₂N在无激光照射时也表现中等抗菌活性，可能与钼离子释放和活性氧（ROS）生成有关。

3.4 Mo₂N联合NIR对TPC-1细胞的协同杀伤作用

MTT实验显示Mo₂N对正常内皮细胞（HUVEC）无显著毒性，但对甲状腺癌细胞（TPC-1）呈现剂量依赖性杀伤。Calcein-AM/PI染色和流式细胞术证实NIR+Mo₂N组细胞凋亡率最高，呈现典型热休克导致的快速坏死特征。正常细胞的光毒性实验表明该治疗对正常组织安全。

3.5 Mo₂N加速MRSA感染伤口愈合

小鼠伤口模型显示，NIR+Mo₂N组在第7天基本实现伤口闭合，显著优于对照组。热力图分析证实该组伤口面积缩减最快，第7天菌落计数最低，组织切片显示胶原沉积有序、炎症轻微。表明该治疗能同步实现灭菌和组织再生促进。

3.6 Mo₂N抑制体内肿瘤生长

TPC-1荷瘤小鼠经瘤内注射Mo₂N后，NIR照射组肿瘤体积抑制最显著（p<0.001）。H&E染色显示大面积坏死，Ki67免疫组化提示细胞增殖受阻。治疗24小时后TUNEL染色即见明显凋亡信号，证明光热消融的即时效应。

3.7 Mo₂N的生物相容性

静脉注射Mo₂N（5 mg/kg）后第1-15天主要器官组织学检查未发现异常病变，证实材料具有良好系统安全性。

本研究成功构建了超小尺寸Mo₂N纳米平台，通过高效光热转换实现甲状腺癌选择性消融与MRSA感染协同治疗。材料在31.8%的光热效率下，对癌细胞和细菌具有双重杀伤效应，同时保持对正常组织低毒性。动物实验证实其能显著抑制肿瘤进展并促进感染伤口愈合，器官分布实验显示良好生物安全性。该研究创新性地将抗癌与抗菌功能整合于单一纳米平台，特别适用于术后残留癌细胞清除和感染预防的临床场景，为肿瘤综合治疗提供了新范式。