当超声波与使系统对声波敏感的分子结合使用时，可用于治疗癌症。这些声敏剂会产生有毒的活性氧来攻击和杀死肿瘤细胞。在《应用物理评论》中，中国苏州大学的科学家报告了一种基于掺钒二氧化钛 V-TiO2 的新型声敏剂，可增强超声波对肿瘤的损伤程度。对小鼠的研究表明，与对照组相比，肿瘤生长明显受到抑制。

有机分子过去曾被用作敏化剂，但这些分子不稳定并会导致光毒性，暴露在光线下会产生皮疹或极度晒伤。也使用基于 TiO 2 纳米材料的无机敏化剂，但它们效果不佳并且可以长时间留在体内。

TiO 2不能很好地用作敏化剂，因为它在其电子结构中具有较宽的带隙。即使超声波将电子从 TiO 2纳米颗粒中剥离出来，电子也会迅速与纳米颗粒复合，从而防止产生可攻击肿瘤细胞的活性氧。

研究人员意识到他们可以通过用金属钒掺杂 TiO 2纳米颗粒来形成纳米尺寸的纺锤体来避免这种影响。

“与纯 TiO 2纳米颗粒相比，V-TiO 2纳米轴的带隙减小，提高了超声触发活性氧产生的效率，”作者梁成说。

肿瘤周围的微环境是癌症转移和侵入其他组织的关键，对化疗和其他治疗的工作方式也很重要。肿瘤微环境具有酸性 pH 值，但也含有大量过氧化氢和一种称为谷胱甘肽的物质。

研究人员意识到 V-TiO 2纺锤体就像微小的酶，在微环境中催化化学过程。在超声波存在的情况下，纺锤体允许对肿瘤进行两方面的攻击：一个涉及声波，另一个是一种化学疗法，可降解过氧化氢并消耗谷胱甘肽。这两种作用都会杀死肿瘤细胞而不伤害健康组织。

研究人员对乳腺癌肿瘤细胞和感染这些癌细胞的小鼠进行了仔细研究。除了直接测量肿瘤生长外，他们还使用荧光探针在过程中观察活性氧和谷胱甘肽。

“值得注意的是，V-TiO 2纳米纺锤体会迅速从体内排出，”Cheng 说。“这有助于防止任何可能的长期毒性影响。”

科学家们还能够在小鼠的脾脏和肝脏以及后来的粪便和尿液中观察到 V-TiO 2纳米纺锤体。没有观察到明显的器官炎症或损伤迹象，表明这些致敏剂既安全又有效。