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众所周知，癌症化疗中需要使用高毒性的化疗药物。由于药物的非特异性，在杀死癌细胞的同时，也会损害正常细胞和组织。事实上，超过70%接受化疗的癌症患者最终死于药物毒性或癌细胞耐药性。那么，是否可以使用对正常细胞和组织无毒的纳米材料或分子，使其进入肿瘤后才产生毒性？这一构想若能实现，将有望实现肿瘤的特异性治疗，同时从根本上避免化疗的毒副作用。

最近，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员施剑林领导的团队提出了一种无需有毒生物化学药物的肿瘤治疗新策略，通过调控肿瘤内部的氧组分或活性氧组分，初步实现了这一构想，为未来无毒副作用的肿瘤化疗提供了可能。

该团队最初采用光动力学疗法（PDT）策略。PDT利用无毒的光敏剂在紫外/可见光照射下产生有毒的活性氧物种（ROS），从而杀死癌细胞。然而，传统PDT面临ROS寿命短（约200纳秒）、扩散距离短（约20纳米）、紫外/可见光穿透深度有限以及消耗组织内氧气等问题，限制了其临床应用。为此，团队通过细胞核靶向药物输运策略，将光敏剂直接输送到癌细胞核内，克服了ROS寿命和扩散距离的限制，在极低光照条件（0.02 W/cm²，5分钟）下有效抑制了肿瘤生长。此外，他们设计制备了纳米尺寸的闪烁颗粒/半导体核壳结构，在高穿透深度的X射线照射下，闪烁颗粒将高能射线转化为紫外/可见光，激发半导体产生光生电子和空穴，其中空穴直接氧化水分子产生ROS（如羟基自由基），避免了穿透深度和氧气消耗问题，实现了持续疗效。

为了使用更简便的外源刺激，团队进一步利用超声作为刺激源，开展了声动力学（SDT）肿瘤治疗研究。超声在临床上广泛使用，无毒无害且无穿透深度限制。他们将无毒的金属卟啉分子装载入介孔有机硅纳米颗粒中，当颗粒被肿瘤吞噬后，施加外部超声，卟啉分子释放ROS和金属离子。ROS杀死癌细胞，而二价锰离子可用于磁共振成像，实现治疗过程的监控和评估。

更进一步，团队探索了无需外源刺激、仅利用肿瘤内源性微环境的治疗策略。大多数实体肿瘤高表达过氧化氢（H₂O₂），而环境科学中的芬顿反应利用铁离子催化产生ROS。然而，肿瘤内H₂O₂浓度较低，不足以有效启动芬顿反应。为此，团队提出了化学动力学疗法（CDT）概念，合成了一种软铁磁性非晶铁纳米颗粒。该颗粒在肿瘤细胞间质的弱酸性环境下迅速解离释放大量亚铁离子，亚铁离子歧化瘤内累积的H₂O₂产生大量羟基自由基，进而引起肿瘤细胞的蛋白变性、DNA断裂、磷脂膜损伤和线粒体破坏，最终诱导细胞凋亡。与传统策略相比，CDT具有以下优势：（1）基于酸解离和过氧化氢歧化的逻辑响应，提高了治疗特异性，避免在炎症区产生副作用；（2）瘤内原位产生羟基自由基，无需外界能量输入，避免了穿透深度限制和副作用；（3）羟基自由基反应活性最高，比传统PDT产生的单线态氧（¹O₂）具有更强的癌细胞杀伤能力；（4）非晶铁纳米颗粒的最终产物为生物安全的铁离子，不存在传统药物载体的长期滞留毒性。