活性氧(ROS)作为一种具有超高活性的含氧物种参与了大多数生物过程，在调节生物体的各种生理功能中起着关键作用。在过去的几十年里，化学家和生物学家共同揭示各类ROS物种及其潜在的氧化还原化学性质，以推进基于ROS的治疗方法的设计。然而，由于ROS具有短暂性和反应性，如何在理想的阈值内精确调节ROS浓度以优化治疗效果已成为人们关注的主要问题。近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的林翰副研究员和施剑林院士团队在《Angewandte Chemie International Edition》发表了题为“Bandgap-Engineered
Germanene Nanosheets as an Efficient Photodynamic Agent for Cancer Therapy”的封面文章，并被选为Hot
Paper研究论文。该研究报道了一种采用拓扑化学转化法制备的以氢原子为端部的封装的锗烯纳米片（H-germanene），其具有高效光动力治疗（PDT）的直接带隙并表现出了良好的快速降解性能，有利于未来的临床转化。二维单元素材料(Xenes)不仅具有独特的二维物理化学性质，而且由于其单元素成分在生物系统中具有较高的生物相容性和良好的降解性，在相应的生物医学实践中显示出相当大的潜力。首先，采用真空高温固相法制备了高纯度的CaGe2前驱体粉末，随后将CaGe2在-40℃的浓盐酸溶液中拓扑脱插一周得到氢原子封装的锗烯纳米片（H-germanene）；双球差矫正透射电子显微镜和原子力显微镜结果表明制备的CaGe2前驱体具有规则的原子分布且H-germanene为纳米片层状结构。同时，DFT理论模拟计算也表明H-germanene的结构稳定性以及表面化学调控策略可将零带隙导体调控为直接带隙1.65
eV的半导体，这有利于光动力反应的发生。随后，通过DPBF荧光变化以及电子顺磁共振(EPR)能谱展现了H-germanene的超薄结构纳米片不仅提供了丰富的表面原子作为活性位点，还降低了电子空穴复合率，呈现出高效的光动力效果。此外，对H-germanene纳米片的体外生物降解性评估结果表明其良好的生物降解性；因此，表面化学调控制备的H-germanene纳米片所具备的优异光动力效应和生物安全性使其可作为潜在的临床PDT光敏剂。