Research Progress in Sonochemistry for Biomedical Applications★
Received date: 2023-04-11
Online published: 2023-06-20
Supported by
Ministry of Science and Technology of China(2022YFE0110200); National Natural Science Foundation of China(52025035)
Ultrasound is a kind of mechanical wave, whose frequency exceeds the upper limit of human hearing. Ultrasound has high energy and penetration, which can pierce the barrier of biological soft tissue and induce the occurrence of chemical reactions. In recent years, sonochemistry has been increasingly used in biomedical research, providing a new focus for the development of biomedicine. This review is mainly divided into three parts, the mechanochemistry of ultrasound, the sonochemistry assisted by sonosensitizers, and the cavitation effect of ultrasound, to describe the research progress in sonochemistry for biomedical applications.
Key words： ultrasound; biomedicine; mechanochemistry; sonosensitizer; ultrasonic cavitation
Chuwen Luo , Chaoying Kong , Zhaohui Tang . Research Progress in Sonochemistry for Biomedical Applications★[J]. Acta Chimica Sinica, 2023 , 81(7) : 836 -842 . DOI: 10.6023/A23040129
| [1] | Wang T.; Peng W. R.; Du M.; Chen Z. Y. Front. Oncol. 2023, 13, 1167105. |
| [2] | Glowniak S.; Szczesniak B.; Choma J.; Jaroniec M. Molecules 2023, 28, 2639. |
| [3] | Liang G. H.; Sadhukhan T.; Banerjee S.; Tang D. S.; Zhang H. C.; Cui M. H.; Montesdeoca N.; Karges J.; Xiao H. H. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, DOI: 10.1002/anie.202301074. |
| [4] | Zhang S. S.; Xia S. J.; Chen L.; Chen Y.; Zhou J. Q. Adv. Sci. 2023, 10, DOI: 10.1002/advs.202206009. |
| [5] | Fang J.-N.; Wang Y.-T.; Liu M.-J.; Wu N.-R.; Sun R.-S.; Lv X.; Tang Z.-Y.; Tian Y.; Zhang J.-B. J. Dalian Medical Univ. 2021, 43, 533. (in Chinese) |
| [5] | (房佳霓, 王雨婷, 刘铭杰, 乌尼热, 孙仁凇, 吕侠, 唐泽耀, 田燕, 张建斌, 大连医科大学学报, 2021, 43, 533.) |
| [6] | Liu X. Y.; Pan X. T.; Wang C. H.; Liu H. Y. Particuology 2023, 75, 199. |
| [7] | Yuan J. Y.; Ye D. Z.; Chen S.; Chen H. Front. Phy. 2021, 9, 636985. |
| [8] | Zafar M. N.; Abuwatfa W. H.; Husseini G. A. Pharmaceutics 2023, 15, 421. |
| [9] | Brantley J. N.; Wiggins K. M.; Bielawski C. W. Polym. Int. 2013, 62, 2. |
| [10] | Adityosulindro S.; Barthe L.; Gonzalez-Labrada K.; Haza U. J. J.; Delmas H.; Julcour C. Ultrason. Sonochem. 2017, 39, 889. |
| [11] | Foglietta F.; Canaparo R.; Cossari S.; Panzanelli P.; Dosio F.; Serpe L. Pharmaceutics 2022, 14, 1102. |
| [12] | Duryea A. P.; Maxwell A. D.; Roberts W. W.; Xu Z.; Hall T. L.; Cain C. A. IEEE Trans. Sonics Ultrason. 2011, 58, 971. |
| [13] | Li J.; Nagamani C.; Moore J. S. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2181. |
| [14] | Kung R.; Gostl R.; Schmidt B. M. Chem. - Eur. J. 2022, 28, e202103860. |
| [15] | Huo S. D.; Zhao P. K.; Shi Z. Y.; Zou M. C.; Yang X. T.; Warszawik E.; Loznik M.; Gostl R.; Herrmann A. Nat. Chem. 2021, 13, 131. |
| [16] | Klok H. A.; Herrmann A.; Gostl R. ACS Polym. Au 2022, 2, 208. |
| [17] | Shi Z. Y.; Wu J. N.; Song Q. C.; Gostl R.; Herrmann A. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 14725. |
| [18] | Kim G.; Wu Q.; Chu J. L.; Smith E. J.; Oelze M. L.; Moore J. S.; Li K. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2022, 119, e2109791119. |
| [19] | Di Giannantonio M.; Ayer M. A.; Verde-Sesto E.; Lattuada M.; Weder C.; Fromm K. M. Chimia 2018, 72, 902. |
| [20] | Huo S. D.; Liao Z. H.; Zhao P. K.; Zhou Y.; Gostl R.; Herrmann A. Adv. Sci. 2022, 9, 2104696. |
| [21] | Sha Y.; Zhang H.; Zhou Z.; Luo Z. Y. Polym. Chem. 2021, 12, 2509. |
| [22] | Yildiz D.; Goestl R.; Herrmann A. Chem. Sci. 2022, 13, 13708. |
| [23] | Motterlini R.; Otterbein L. E. Nat. Rev. Drug Discovery 2010, 9, 728. |
| [24] | Katsnelson A. ACS Cent. Sci. 2019, 5, 1632. |
| [25] | Sun Y. Y.; Neary W. J.; Burke Z. P.; Qian H.; Zhu L. Y.; Moore J. S. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 1125. |
| [26] | Jiang Q.; Geng P.; Zhang W.; Chen Z.-G. Mater. China 2022, 41, 730. (in Chinese) |
| [26] | (姜琴, 耿鹏, 张雯, 陈志钢, 中国材料进展, 2022, 41, 730.) |
| [27] | Peng H. B.; Zhang X. C.; Yang P.; Zhao J. X.; Zhang W.; Feng N. P.; Yang W. L.; Tang J. Bioact. Mater. 2023, 19, 1. |
| [28] | Huang R.; Chen H.; Liang J. Y.; Li Y.; Yang J. L.; Luo C.; Tang Y. S.; Ding Y.; Liu X.; Yuan Q.; Yu H.; Ye Y. C.; Xu W. F.; Xie X. J. Cancer 2021, 12, 5543. |
| [29] | Gong Z. R.; Dai Z. F. Adv. Sci. 2021, 8, 2002178. |
| [30] | Gong Y.-A.; Wang X.-W.; Gong F.; Li G.-Q.; Yang Y.-Q.; Hou L.-Q.; Zhang Q.; Liu Z.; Cheng L. Sci. China Mater. 2022, 65, 2600. (in Chinese) |
| [30] | (龚越涵, 王咸文, 巩飞, 李光强, 杨雨琦, 侯林倩, 张桥, 刘庄, 程亮, 中国科学: 材料科学, 2022, 65, 2600.) |
| [31] | Li G. Q.; Zhong X. Y.; Wang X. W.; Gong F.; Lei H. L.; Zhou Y. K.; Li C. F.; Xiao Z. D.; Ren G. X.; Zhang L.; Dong Z. Q.; Liu Z.; Cheng L. Bioact. Mater. 2022, 8, 409. |
| [32] | Zhang H. X.; Li Y. M.; Liu J. Y.; Chang C. Front. Mater. 2022, 9, 908789. |
| [33] | Yumita N.; Nishigaki R.; Umemura K.; Umemura S. Jpn. J. Cancer Res. 1989, 80, 219. |
| [34] | Shang Z.-Y.; Shi H.-W.; Liu Y.-S.; Geng S.-L.; Wang G.-Z.; Zhang K. Acta Chim. Sinica 2004, 62, 1277. (in Chinese) |
| [34] | (尚志远, 石焕文, 刘渊声, 耿森林, 王公正, 张坤, 化学学报, 2004, 62, 1277.) |
| [35] | Chang C. C.; Hsieh C. F.; Wu H. J.; Ameen M.; Hung T. P. Appl. Sci.-Basel 2022, 12, 7819. |
| [36] | Jin Y. H.; Zhou Q.; Geng J. X.; Meng Q. W.; Wei Z. X.; Ding M. J.; Zhou J.; Zeng Y.; Cao W. W.; Liu F.; Yu Y. Front. Pharmacol. 2021, 12, 792360. |
| [37] | Liang C.; Xie J. E.; Luo S. L.; Huang C.; Zhang Q. L.; Huang H. Y.; Zhang P. Y. Nat. Commun. 2021, 12, 5001. |
| [38] | Ma A. Q.; Ran H.; Wang J. X.; Ding R.; Lu C. Y.; Liu L. L.; Luo Y. M.; Chen H. Q.; Yin T. Nanomaterials 2022, 12, 209. |
| [39] | Wang H.; Guo J. X.; Lin W.; Fu Z.; Ji X. R.; Yu B.; Lu M.; Cui W. G.; Deng L. F.; Engle J. W.; Wu Z. Y.; Cai W. B.; Ni D. L. Adv. Mater. 2022, 34, 2110283. |
| [40] | Dong C. H.; Hu H.; Sun L. P.; Chen Y. Biomed. Mater. 2021, 16, 032006. |
| [41] | Sun L. H.; Wang P.; Zhang J. X.; Sun Y.; Sun S. H.; Xu M. H.; Zhang L. L.; Wang S. M.; Liang X. L.; Cui L. G. Biomater. Sci. 2021, 9, 1945. |
| [42] | Hu X.; Zhao Q.-W. Her. Med. 2022, 41, 1622. (in Chinese) |
| [42] | (胡希, 赵青威, 医药导报, 2022, 41, 1622.) |
| [43] | Xing X. J.; Zhao S. J.; Xu T.; Huang L.; Zhang Y.; Lan M. H.; Lin C. W.; Zheng X. L.; Wang P. F. Coord. Chem. Rev. 2021, 445, 214087. |
| [44] | Marino A.; Almici E.; Migliorin S.; Tapeinos C.; Battaglini M.; Cappello V.; Marchetti M.; de Vito G.; Cicchi R.; Pavone F. S.; Ciofani G. J. Colloid Interface Sci. 2019, 538, 449. |
| [45] | Chen L. Q.; Mao Z.; Wang Y.; Kang Y.; Wang Y.; Mei L.; Ji X. Y. Sci. Adv. 2022, 8, eabo7372. |
| [46] | Yang C. C.; Wang C. X.; Kuan C. Y.; Chi C. Y.; Chen C. Y.; Lin Y. Y.; Chen G. S.; Hou C. H.; Lin F. H. Antioxidants 2020, 9, 880. |
| [47] | Wang D.; Liu R.; Han C. C.; Tan B. H.; Fu Q.; Liu Z. F. Inorganics 2023, 11, 11. |
| [48] | Huang T.; Zhao Y.-C.; Li L.-L. J. Inorg. Mater. 2022, 37, 1170. (in Chinese) |
| [48] | (黄田, 赵运超, 李琳琳, 无机材料学报, 2022, 37, 1170.) |
| [49] | Zhu P.; Chen Y.; Shi J. L. Adv. Mater. 2020, 32, 2001976. |
| [50] | Quan Y. J.; Yue S. Y.; Liao B. L. Nanoscale Microscale Thermophys. Eng. 2021, 25, 73. |
| [51] | Mao C. Y.; Jin W. Y.; Xiang Y. M.; Zhu Y. Z.; Wu J.; Liu X. M.; Wu S. L.; Zheng Y. F.; Cheung K. M. C.; Yeung K. W. K. Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202208681. |
| [52] | Ma R.; Su H.; Sun J.; Li D. H.; Zhang Z. W.; Wei J. J. Ultrason. Sonochem. 2022, 90, 106222. |
| [53] | Zhang Q.-L.; Li L.; Liu Y.-Z.; Wei B.; Guo J.-X.; Feng Y.-J. Acta Phys.-Chim. Sin. 2015, 31, 1015. (in Chinese) |
| [53] | (张巧玲, 李磊, 刘有智, 魏冰, 郭加欣, 冯玉杰, 物理化学学报, 2015, 31, 1015.) |
| [54] | Deepagan V. G.; You D. G.; Um W.; Ko H.; Kwon S.; Choi K. Y.; Yi G. R.; Lee J. Y.; Lee D. S.; Kim K.; Kwon I. C.; Park J. H. Nano Lett. 2016, 16, 6257. |
| [55] | Wang X. W.; Zhong X. Y.; Bai L. X.; Xu J.; Gong F.; Dong Z. L.; Yang Z. J.; Zeng Z. J.; Liu Z.; Cheng L. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6527. |
| [56] | Zhang D. Y.; Liu H. K.; Younis M. R.; Lei S.; Chen Y. Z.; Huang P.; Lin J. J. Nanobiotechnol. 2022, 20, 53. |
| [57] | Tang J. J.; Zhang X. G.; Cheng L. L.; Liu Y. D.; Chen Y.; Jiang Z. Z.; Liu J. Bioact. Mater. 2022, 15, 355. |
| [58] | Wang X.; Wu M.; Li H. Z.; Jiang J. L.; Zhou S. S.; Chen W. Z.; Xie C.; Zhen X.; Jiang X. Q. Adv. Sci. 2022, 9, 2104125. |
| [59] | Wang S. T.; Zeng N.; Zhang Q.; Chen M. Z.; Huang Q. Q. Front. Oncol. 2022, 12, 888855. |
| [60] | Carlos L. D. Light: Sci. Appl. 2022, 11, 149. |
| [61] | Song X.-J.; Liu Z. Acta Phys.-Chim. Sin. 2018, 34, 123. (in Chinese) |
| [61] | (宋雪娇, 刘庄, 物理化学学报, 2018, 34, 123.) |
| [62] | Li Y. Z.; Hao L.; Liu F. Q.; Yin L. X.; Yan S. J.; Zhao H. Y.; Ding X. Y.; Guo Y.; Cao Y.; Li P.; Wang Z. G.; Ran H. T.; Sun Y. Int. J. Nanomedicine 2019, 14, 5875. |
| [63] | Dong Z. L.; Feng L. Z.; Hao Y.; Li Q. G.; Chen M. C.; Yang Z. J.; Zhao H.; Liu Z. Chem 2020, 6, 1391. |
| [64] | Feng X. B.; Lei J.; Ma L.; Ouyang Q. L.; Zeng Y. X.; Liang H.; Lei C. C.; Li G. C.; Tan L.; Liu X. M.; Yang C. Small 2021, 18, 2105775. |
| [65] | Wu P. F.; Bai L. X.; Lin W. J.; Wang X. M. Ultrason. Sonochem. 2018, 49, 89. |
| [66] | An Y.; Yuan Y.; Miao B.-Y. J. Shaanxi Norm. Univ. 2020, 48, 74. (in Chinese) |
| [66] | (安宇, 袁月, 苗博雅, 陕西师范大学学报, 2020, 48, 74.) |
| [67] | Shi Z. F.; Lin S. Y. Technical Acoustics 2009, 28, 334. |
| [68] | Karthikesh M. S.; Yang X. M. Exp. Biol. Med. 2021, 246, 758. |
| [69] | Dezhkunov N. V. Ultrason. Sonochem. 2002, 9, 103. |
| [70] | Gai W. Z.; Tian S.; Liu M. H.; Zhang X. H.; Deng Z. Y. Ultrason. Sonochem. 2022, 90, 106189. |
| [71] | Kim K.; Lee J. M.; Park M. H. Pharmaceutics 2023, 15, 698. |
| [72] | Song L.; Hou X. D.; Wong K. F.; Yang Y. H.; Qiu Z. H.; Wu Y.; Hou S.; Fei C. L.; Guo J. H.; Sun L. Acta Biomater. 2021, 136, 533. |
| [73] | Sviridov A.; Mazina S.; Ostapenko A.; Nikolaev A.; Timoshenko V. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 1065. |
| [74] | Stride E.; Coussios C. Nat. Rev. Phys. 2019, 1, 495. |
| [75] | Jonnalagadda U. S.; Fan Q. W. H.; Su X. Q.; Liu W.; Kwan J. J. Chemcatchem 2022, 14, DOI: 10.1002/cctc.202200732. |
| [76] | Fan C. H.; Wu N.; Yeh C. K. Ultrason. Sonochem. 2023, 94, 106342. |
/
| 〈 |
|
〉 |
