皮膚癌臨床上通常采用手術切除進行治療，然而，難以避免的癌細胞殘留和可能的傷口感染，導致腫瘤復發(fā)率高、傷口恢復慢?，F(xiàn)有的光熱膜材料熱量分布通常是上表面高于下表面。這種熱分布方式導致光熱膜材料下表面溫度偏，低難以對皮膚產(chǎn)生有效的光熱作用。

近期，青島大學張俊/龍云澤教授課題組在Chemical Engineering Journal上發(fā)表了題為“MXene composite fibers with advanced thermal management for inhibiting tumor recurrence and accelerating wound healing”的研究成果，該工作基于靜電紡絲技術制備了具有熱管理功能的MXene復合納米纖維，其單向導熱能力可消融殘留癌細胞同時加速傷口愈合。青島大學碩士研究生丁一寧、許磊為本文的第一作者，青島大學青年教師張俊、龍云澤教授為通訊作者。

圖1. MXene復合納米纖維的性能指標圖1（a-d）為MXene復合納米纖維的性能指標。通過表征分析得出MXene納米片分布在纖維表面和纖維中。當808 nm激光照射在纖維膜表面時，它在近紅外區(qū)域表現(xiàn)出強吸收，在纖維膜上表面產(chǎn)生的熱量可以通過纖維中的MXene納米片有效傳導至復合纖維膜下表面，從而增強下表面的熱分布。隨著MXene摻雜量的提高，MXene復合納米纖維的親水性也得到了顯著提高，為吸收術后滲出組織液，進而加速凝血、促進傷口愈合創(chuàng)造了前提。

圖2. MXene納米復合纖維的光熱特性
如圖2（a）所示，我們將溫度探測器放在激光源兩側，分別探測MXene復合納米纖維的升溫情況，發(fā)現(xiàn)在808 nm激光照射下，MXene復合纖維膜上下表面之間存在14℃的溫度差（圖2b）。為了證實這一熱現(xiàn)象，我們將產(chǎn)熱的方式從光熱材料產(chǎn)熱替換為恒溫熱臺加熱（圖2c），實驗結果（圖2d）驗證了這種熱現(xiàn)象并說明了MXene復合纖維膜的導熱原理。圖2e進行了Comsol理論模擬，進一步證明在纖維中引入MXene納米片能夠有效提高復合纖維膜下表面的熱分布，復合纖維膜在30 s內(nèi)可實現(xiàn)快速升溫至70°C（圖2f），光熱轉換效率達到40%。圖2（g）為MXene復合纖維膜在12 min內(nèi)循環(huán)加熱/冷卻的溫度變化曲線，每個循環(huán)可達到同樣最高溫度，表明纖維膜具有良好的光熱穩(wěn)定性。

圖3. MXene復合纖維抑制黑色素瘤B16F10的復發(fā)能力
我們進一步通過體內(nèi)動物實驗驗證了這種能夠有效提高下表面熱分布的復合纖維膜的光熱抗癌效果。手術后，將復合纖維膜直接覆蓋在傷口處，經(jīng)過808 nm激光照射，在14天的療程后成功抑制了術后殘余癌細胞的復發(fā)（圖3a-e）；圖3f-h是腫瘤組織Ki67免疫組化染色、TUNEL染色的量化結果。從染色分析中也能夠證實復合纖維中的MXene納米片使得熱量更有效聚集在接觸腫瘤細胞的纖維膜一側，從而更好的實現(xiàn)癌細胞凋亡。

圖4. MXene復合纖維促進傷口愈合的能力為了解決在腫瘤切除手術中時常出現(xiàn)傷口感染問題，本文采用SD大鼠評估復合纖維膜術后抗感染促進傷口愈合能力（圖4a-b）?？梢钥吹皆诘?6天，m@PG+M組傷口已經(jīng)完全閉合，是因為復合纖維中的MXene納米片使得熱量更多的聚集在接觸傷口的一側，從而具有更加有效光熱殺菌作用。綜上所述，本文設計了一種MXene與纖維的微納復合方式，利用微納米效應產(chǎn)生類似的透鏡效應，將正面產(chǎn)生的熱量通過熱管理控制有效傳導聚集到纖維膜的下表面。由于顯著促進了纖維膜的單向導熱性，在皮膚癌切除手術后作為傷口敷料，有效光熱消融殘留的癌細胞，從而有效抑制腫瘤生長。此外，這種復合纖維膜還展現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌作用，在防止術后腫瘤復發(fā)的同時加快手術后傷口愈合。該研究成果為定向熱傳遞提供了新途徑，在腫瘤切除術后的綜合治療和術后護理方面具有巨大潛力。