【東大新聞網9月27日電】（通訊員 張袁健）近日，AG真人娱乐化學化工學院、江蘇省富碳材料器件工程實驗室張袁健教授課題組在C5N2提高雙氧水光合成選擇性和活性用于腫瘤治療的研究中取得重要進展，相關成果以“Extended Conjugation Refining Carbon Nitride for Non-sacrificial H2O2 Photosynthesis and Hypoxic Tumor Therapy”為題在國際化學領域權威學術期刊Angew. Chem. Int. Ed.在線發表。
雙氧水作為一種綠色氧化劑，在清潔燃料、廢水處理、消毒清潔和有機合成等領域應用廣泛。作為生命體中的内源代謝物，雙氧水在生物傳感和腫瘤治療等生物醫學領域也具有超凡的應用前景。例如，在光動力療法中，雙氧水被分解成氧氣緩解乏氧環境；在化學動力療法中，雙氧水通過芬頓反應産生高活性羟基自由基。傳統蒽醌法合成雙氧水存在高能耗和環保等挑戰；相比之下，無金屬氮化碳聚合物光催化劑因其能夠直接從水和空氣合成雙氧水，因此被認為是一種理想的替代合成方案。然而，在實際應用中，雙氧水光合成存在選擇性和活性低等瓶頸問題。
張袁健課題組通過調控氮化碳嗪環連接基團，合成出一種新型無金屬雙氧水光催化劑C5N2，在常氧和乏氧體系中表現出高效和穩定的合成效率，且不需要添加犧牲劑和助催化劑。在常氧條件下太陽能-化學能轉換效率能夠達到0.55%，是目前常氧體系中光合成雙氧水最具競争力的催化劑之一；在乏氧環境下光合成雙氧水可達698 mM/h，是目前報道的最高性能。
光合成雙氧水性能和腫瘤治療的示意圖（圖片來自Angew. Chem. Int. Ed.）
進一步利用C5N2在乏氧環境下優異的雙氧水光合成性能，構建了芬頓反應體系，在乏氧與常氧條件下，均表現出顯著的殺滅腫瘤細胞的效果，展現了全水解雙氧水光催化劑在腫瘤治療中的應用前景。同時，雙氧水優異的熒光性能、良好的生物相容性以及高穩定性，也為建立同步成像和治療系統提供了潛在的可能。
該工作為雙氧水的高效和選擇性光合成開辟一條新的途徑，特别是在乏氧條件下，有望推動光催化合成雙氧水解決從能源、環境和化學合成到生物醫學領域的系列挑戰。
本工作的第一作者為AG真人娱乐化學化工學院的博士生馬進，通訊作者為張袁健教授，AG真人娱乐為該工作的唯一完成單位，該工作得到了國家自然科學基金的資助。
論文鍊接：https://doi.org/10.1002/anie.202210856
供稿：化學化工學院
