哈工程深入学习贯彻党的二十届四中全会精神，持续深入贯彻落实习近平总书记视察学校重要讲话重要指示精神，为服务高水平科技自立自强贡献智慧与力量。近日，材化学院杨飘萍教授团队在纳米催化医学领域取得新进展，提出“非均匀应变调控声子散射以维持热电子”的新机制，实现热电子能量维持与酶催化效率同步提升，为高效肿瘤治疗提供了新的理论依据与技术路径。

相关成果以“非均匀应变调制声子散射维持热电子用于增强酶治疗”为题，发表在国际顶级期刊《德国应用化学》。哈尔滨工程大学为论文第一完成单位，材化学院博士生曹思达为第一作者，盖世丽教授、贺飞教授、杨飘萍教授为通讯作者。

基于纳米酶的催化治疗，因其能在肿瘤微环境中持续产生具有细胞毒性的活性氧，被视为极具潜力的肿瘤治疗新手段。然而，现有材料体系中，光激发产生的热电子能量极高，却往往在极短时间内通过“电子-声子耦合”迅速将能量散失为热量，就像一颗能量子弹刚出膛就撞上了无数“空气分子”而减速失能。热电子难以有效参与催化反应，导致整体治疗效率大打折扣。如何让热电子“跑得更久、能量保持更稳”，成为该领域亟需突破的关键科学问题。

针对这一难题，团队基于应变工程设计理念，构建了由铂纳米点与氧化钨纳米带组成的异质结构纳米酶体系。在两种材料的界面处引入非均匀晶格应变”——就像给材料表面施加了不均匀的拉伸或压缩力，使原子排列发生可控的扭曲。这种应变巧妙地对材料内部的“声子”进行了精准调控。

用于酶治疗的 PWO 纳米带的制备工艺示意图及其不均匀应变调制声子散射机制

理论计算与实验表明，非均匀应变显著改变了声子的“行为模式”：原本容易带走热电子能量的低频声子被有效“束缚”，使得热电子能量难以快速耗散，而是以“晶格局域热”的形式得以维持。这就好比在拥挤的人群中为一名快递员开辟了绿色通道，让他能带着包裹顺利抵达目的地。同时，铂与氧化钨界面形成的接触电势差，驱动电子定向迁移，进一步优化了催化反应中间体的吸附与脱附过程，降低了反应门槛。

在近红外光照下，该纳米酶体系表现出优异的双酶模拟活性，一方面高效产生强氧化性的活性氧直接杀伤肿瘤细胞，另一方面分解肿瘤内过多的过氧化氢产生氧气，缓解肿瘤缺氧“防御工事”。体内外实验结果显示，该体系能够通过多途径协同作用，破坏肿瘤细胞的关键结构，诱导细胞凋亡，展现出显著抗肿瘤效果与良好的生物安全性。

该研究跳出传统“电子调控”思维，从“声子调控”这一全新视角出发，建立了“应变—声子散射—热电子—催化反应”之间的内在逻辑链条。这一跨尺度设计不仅为提升纳米酶催化性能提供了新理论，也为光热催化、能量转化材料等领域的设计提供了重要参考，具有广阔的应用前景。

杨飘萍，哈尔滨工程大学二级教授，现任超轻材料与表面技术教育部重点室主任、黑龙江省化学学会副理事长。团队现有国家级青年人才5人，长期聚焦于肿瘤治疗新方法、新材料及新机制的研发，尤其在压/热/铁电催化治疗、铁死亡与肿瘤免疫治疗的交叉领域取得系列创新成果。在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Matter、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.及Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表论文400余篇，其中ESI高被引论文累计40余篇，他引3.8万余次，h指数101，连续多年被评为科睿唯安/爱思唯尔全球高被引科学家。以第一完成人获黑龙江省自然科学一等奖2项、二等奖1项、中国稀土学会科学技术二等奖1项。

《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）是国际化学领域最具影响力的学术期刊之一，由德国化学会主办，长期致力于发表化学及相关交叉学科具有原创性和引领性的研究成果，在全球学术界享有极高声誉。

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.4271452