单原子催化剂（SACs）因其独特的电子结构和高效的催化效率在肿瘤光动力疗法（PDT）中得到了广泛的应用。然而，SACs的治疗效率仍然受限于递送过程中活性位点的丢失而无法保持高催化活性的问题。因此，需要一种改进的SACs的递送策略来进行肿瘤特异性的PDT，使其能够在肿瘤中保持最大的治疗效果，并对正常组织没有毒性副作用。此外，在肿瘤治疗过程中，PDT中产生活性氧的过程通常会受到肿瘤缺氧环境的显著影响而大大降低治疗效果。即便是通过I型PDT（类芬顿反应等过程）分解过氧化氢（H2O2）来产生羟基自由基的治疗方法，仍然受限于肿瘤部位的内源性H2O2浓度不足的限制。

为了解决上述问题，北京师范大学那娜教授团队开发了一种肿瘤原位合成单原子材料用于水分解产生羟基自由基的PDT策略。在肿瘤高表达的谷胱甘肽（GSH）的作用下，制备的对正常组织的低毒性的2D/2D C3N4-MnO2纳米药物前体在肿瘤内原位合成了C3N4-Mn SACs。在红光（660 nm）的照射下，C3N4-Mn SACs能够诱导水中的H-O键断裂产生羟基自由基，诱导肿瘤细胞内脂质过氧化过程从而导致癌细胞死亡。基于常压质谱等多种表征技术，并结合理论计算，证明了由肿瘤原位合成、光催化水分解和脂质过氧化过程组成的光动力治疗全过程。该策略能够对肿瘤进行选择性治疗，同时避免了肿瘤缺氧和肿瘤内源性H2O2浓度不足的限制，是一种特异性的高效光动力治疗。

图1 肿瘤原位合成单原子催化剂利用水分解产生羟基自由基用于光动力治疗

该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。相关研究结果近期在Nature Communications上发表（Nat. Commun. 2024, 15, 2954）（https://www.nature.com/articles/s41467-024-46987-1）。北京师范大学是该工作第一单位，2022级博士生尹伊颜为文章第一作者，那娜教授为通讯作者。