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一、文章概述

2DMXene，Ti3C2(TC)，由于其生物相容性和優異的光熱轉化能力，在光熱治療(PTT)中顯示出了巨大的應用潛力。然而，由于單藥治療的基本缺陷和復雜的腫瘤微環境(TME)，一些腫瘤消融很難通過單藥治療完全實現。在這篇文章中，作者將適當的摻雜的Fe2+離子固定在二維超薄TC納米片層中，通過層間靜電吸附，合成了一種新型的Fe(II)-Ti3C2(FTC)多功能納米殼。

基于亞鐵離子的Fenton反應賦予了FTC近紅外(NIR)激光觸發的釋放和谷胱甘肽(GSH)抑制,對缺氧的TME具有良好的生物相容性和療效。同時，磁共振成像(MRI)揭示了作為綜合診斷和治療納米平臺的潛力。

圖1.FTC的SEM圖像。

從掃描電鏡中可以清楚地觀察到FTC的每一個側層,周圍元素作圖顯示，Ti、C、F和Fe元素在FTC中均勻分散。

圖2.TC and FTC的AFM圖像和高度輪廓。

用原子力顯微鏡比較了TC和FTC的厚度(AFM，圖2b，c)。TC顯示了完整的單層Ti3C2Tx(T=-F，-O，-OH，表面的懸浮部分)結構 厚度約為2.91nm，相當于5個單原子層的厚度；FTC的AFM光譜顯示了一個層狀結構，其平均層間間距擴大了3.42nm。

圖3 .d)TC和e)FTC的HRTEM圖像。

TC顯示出2.89nm的清晰晶格條紋，而FTC顯示出納米片邊緣為3.44nm。考慮到觀察到的0.275nm的差異大于Fe離子的半徑(0.124nm)，這證實了引入的Fe2+離子導致了雙層間距的增加。通過增加d間距，可以優化亞鐵離子的遷移和釋放。此外，TC表示薄片邊緣的一些小點，由于暴露于大氣中，氧化導致生成了二氧化鈦。FTC的平滑表面表明它不容易被氧化，而是相鄰層之間的亞鐵離子迅速占據了氧化的空位。（插入圖像顯示從虛線方塊中捕獲的晶格條紋）。

圖4.元素的內部結構和價態。

圖a是TC和FTC的粉末XRD模式，其中藍色部分表示殘留的FeCl₂.4H₂O。圖b是FTC和TC從100-550cm⁻¹的部分拉曼光譜。

圖5.對DFT結構和物理性能的計算。

如圖5所示，a的TC和b的FTC結構模型的側面（左）和頂部（右）視圖，其中藍色、棕色、紅色、灰色、金分別對應于Ti、C、O、H、Fe。c圖和d圖分別是TC、FTC的狀態密度。e圖是FTC（110）平面的平面內電子定位函數(ELF)映射。f圖是FTC的差分電荷密度。等位面設置為0.01eA−3。藍色表示電子消散，黃色表示電子聚集。

圖5.不同濃度的FTC圖。

由上述實驗可以表明，由于Ti3C2層之間存在橋接Fe²⁺，提高了FTC的導電率，這直接提高了其光熱轉換率。作者為了證實其設計，制備了不同濃度的FTC。

圖6.在體內評估抗腫瘤的療效和安全性。

三、全文總結

綜上所述，作者開發了一種基于Fe(II)摻雜的2DTi3C2為優越的區域光熱和ROS轉化為有效的無活性腫瘤。剝離的超薄Ti3C2Tx與Fe²⁺離子結合，實現了NIR照射下亞鐵離子的存儲和釋放，這使其對芬頓反應的協同效應具有良好的CDT效應。GSH減少到產生ROS并克服TME中的缺氧。同時，層間的Fe2+離子在c軸上構建了導電層，促進了電荷在c軸層內的傳輸和改善 FTC的橫向電導率。因此，本研究為ti3c2多功能生物制劑的應用開辟了新的視野。更值得稱贊的是，它為開發MXenes(Nb2C、V2C和Ti3C2）用于癌癥治療提供了全新的見解，不局限于作為光熱劑，也被視為ROS生成的藥物載體或生物成像的傳感器。