圖3、GO/BCT：Mn.a的第一原理計算及壓電性質分析，超聲刺激下GO/BCT：Mn內部偏振的示意圖。b，BTO晶體結構的幾何表示。本圖闡明了BTO的晶體學排列，突出鋇（Ba）、鈦（Ti）和氧（O）原子的空間定位。c，BTO的態投射圖（DOS，左）和投射態密度圖（PDOS，右）。這些圖示展示了電子態在不同能級上的分布，特別關注原子軌道在費米能級附近的貢獻。d，GO/BTO晶體結構的綜合表示。此圖強調了GO層與晶體結構內BTO粒子之間的界面和鍵合特性。E，GO/BTO的DOS（左）和PDOS（右）示意圖。這些圖示突出了GO引入引發的BTO電子結構變化，特別強調了費米能級電子態的變化，表明電子性質的變化。f，GO/BCT晶體結構的幾何表示。本圖展示了GO/BCT復合結構的結構，其中GO框架與BCT集成。g，GO/BCT的DOS（左）和PDOS（右）示意圖。這些圖提供了關于GO與BCT集成如何影響復合材料電子性質的全面比較分析。h，GO/BCT：Mn晶體結構的幾何表示。該圖強調了Mn在GO/BCT矩陣中的摻入位置，對于理解Mn摻雜對復合材料性質的空間分布及潛在影響至關重要。I)GO/BCT：Mn的DOS（左）和PDOS（右）示意圖。顯示了Μ摻雜導致的電子結構變化，特別是在費米能級附近，顯示導電性和共價性質的變化。j，GO/BTO和GO/BCT：Mn的紫外-可見光（UV–Vis）漫反射光譜（DRS）光譜及其能隙分析。k，GO/BTO和GO/BCT：Mn的紫外光電子光譜（UPS）光譜及其價帶分析。l，由PFM分析的單個GO/BTO納米粒子和單個GO/BCT：Mn納米粒子的d33壓電系數。m，超聲觸發下GO/BCT：Mn的能級變化和電子傳遞示意圖。n，超聲觸發下GO/BCT：Mn生成氫氣機制的示意圖及測試氫電極生成氫的實驗裝置。o，不同組（對照組和實驗組：GO/BTO、GO/BCT、BCT：和GO/BCT：Mn）在超聲觸發（1.5 W/cm2,1 MHz，50%占空比）下氫的產生。

圖4、Go/BCT：Mn MDM與CT26細胞的相互作用。a，CT26細胞與不同PZNPs共培養的CT26細胞（從左到右，對照組和實驗組：BTO+US、GO/BTO+US、GO/BCT+US、GO/BCT：Mn和GO/BCT：Mn+US）共培養12小時后，CT26細胞共培養12小時后，進行活/死染色（1.5 W/cm2,1 MHz，50%占空比）。處理后的細胞用AM（活細胞，綠色）和PI（死亡細胞，紅色）染色。比例尺：200微米b，AM/AM+PI熒光定量，見圖a。c，CT26細胞通過超聲波處理不同PZNP（1.5 W/cm2,1 MHz，占空比50%）處理，隨后進行線粒體膜電位變化的流式細胞術分析。流式細胞術分析顯示CT26細胞線粒體膜電位（以形成J-聚集體數量表示）發生變化。d，流式細胞術中J-聚集體的相對定量。e，評估PZNPs孵育和超聲刺激后CT26細胞絲足吞噬作用。比例尺：20微米。f，自噬體與線粒體比值定量。溶酶體與線粒體比值的定量分析。g，溶酶體與線粒體比值的定量分析。h，TEM用于評估PZNP孵育和超聲刺激后CT26細胞自噬體形成。

圖5、GO/BCT：Mn MDM與腫瘤球的相互作用。a，腫瘤球體建模示意圖。b，腫瘤球體對GO/BCT：Mn攝取的時間依賴分析。圖示腫瘤球體在0、1、2、4、8和12小時時對RhB-GO/BCT：Mn（紅色）的攝取情況。比例尺：20微米。c，使用Hypoxy探針對腫瘤球組織進行缺氧成像。探針的信號強度（綠色）突出顯示低氧濃度區域，表明腫瘤組織通常存在缺氧微環境。刻度條：20微米，RhB-Go/BCT：Mn超聲刺激后腫瘤球體中活性氧（ROS）生成。圖示了在腫瘤球體共培養RhB-GO/BCT：Mn（紅色）12小時并進行超聲刺激（1.5 W/cm2,1 MHz，50%占空比，3分鐘）后，腫瘤球體中活性氧（綠色）的產生情況。比例尺：20μm。e，超聲刺激后壓電納米粒子對腫瘤能量代謝影響的示意圖。f，腫瘤領域中不同PZNPs（對照組和實驗組：BTO+US、GO/BTO+US、GO/BCT+US、GO/BCT：Mn、GO/BCT：Mn+US）刺激腫瘤球體中的NAD+/NADH比值。g，不同PZNPs超聲刺激后腫瘤球體中蘋果酸鹽濃度，不同PZNPs超聲刺激后腫瘤球體中草酰乙酸酯濃度。i，不同PZNPs超聲刺激后腫瘤球體ATP濃度。j，不同PZNP超聲刺激后腫瘤球體呼吸鏈復合物I-V的活性。

結論與展望

本研究開發了一種新型聲動力激活的蘋果酸耗竭調節劑，命名為GO/BCT:Mn，用于實現腫瘤代謝重編程與抗腫瘤免疫的協同激活。該納米平臺由氧化石墨烯（GO）與鈣/錳共摻雜的鈦酸鋇復合而成，具有優異的壓電催化性能和生物相容性。在超聲刺激下，GO/BCT:Mn內部產生空間電荷分離，生成高活性的電子-空穴對：其中還原性電子將質子（H?）還原為氫氣（H?），降低線粒體膜電位（MMP），發揮氣體治療作用；而氧化性空穴則將NADH氧化為NAD?，抑制草酰乙酸向蘋果酸的轉化，從而阻斷蘋果酸/天冬氨酸穿梭通路。蘋果酸作為三羧酸循環中的關鍵中間體，對維持線粒體膜電位和腫瘤細胞能量代謝至關重要。其耗竭導致線粒體功能障礙，誘發線粒體自噬、去極化及腫瘤細胞凋亡。在CT26結腸癌小鼠模型中，GO/BCT:Mn聯合超聲治療顯著抑制腫瘤增殖（Ki67下調）、血管生成（VEGF、CD31減少）和缺氧（HIF-1α降低），同時促進細胞凋亡。更重要的是轉錄組學和流式細胞術分析顯示，該策略有效激活抗原呈遞、T細胞活化等免疫相關通路，并顯著增加腫瘤內CD4?/CD8?T細胞和成熟樹突狀細胞的浸潤，表明代謝擾動可有效增強抗腫瘤免疫應答。該研究構建了一種精準、非侵入性的超聲響應型納米平臺，通過壓電催化同步實現“代謝干預–免疫激活”雙重調控，為發展高效、安全的集成式腫瘤治療策略提供了新思路。本研究工作建立了一種精確的超聲響應納米平臺，將氧化還原介導的代謝破壞與免疫激活結合，為整合代謝-免疫癌治療提供了有前景的策略。unisense氫電極提供的數據直接證明了GO/BCT:Mn納米材料在超聲觸發下具有顯著的壓電催化產氫能力。通過對比不同納米材料的產氫量，unisense微電極的數據有力地證明了Ca/Mn共摻雜以及與GO復合（即GO/BCT:Mn）能顯著增強材料的壓電催化性能，使其優于傳統的BTO或單一摻雜/復合的材料。