초음파역학 항암 치료는 비침습적이며 부작용이 적다고 알려져 근래에 많이 연구되고 있는 항암 치료 방법이다. 그러나 종양 부위의 저산소증과 기존에 사용된 유기 초음파감각제의 물리화학적 불안정성은 효과적인 초음파역학 항암 치료에 있어 큰 걸림돌이 되고 있다. 이번 연구에서는 종양 조직의 저산소증을 완화시키면서 효과적인 초음파역학 항암 치료가 가능하도록 초음파감각제인 indocyanine green (ICG)이 탑재된 속이 빈 이산화망간 나노입자 (hollow manganese dioxide nanoparticle, HMnO₂)를 개발하였다. HMnO₂는 암 세포 내의 존재하는 H₂O₂와 항산화제인 GSH (glutathione)를 소모하며 산소를 발생시킬 수 있었다. 이로 인해 HMnO₂는 저산소증 조건에서도 초음파 조사 시 ICG의 reactive oxygen species (ROS) 발생량을 크게 증가시킬 수 있는 것을 확인하였다. 특히 저산소증 조건에서 ICG와 HMnO₂는 세포 내 ROS 농도와 세포 사멸도에서 큰 증가가 없었지만, ICG가 탑재된 HMnO₂ (ICG@HMnO₂)는 초음파 조사 시 세포 내 ROS와 세포 사멸도가 크게 증가함을 보여주었다. 다음으로 낮은 물리화학적 안정성과 세포 내 전달효율을 가진 유기 초음파감각제의 문제점을 해결하기 위해서 무기 초음파감각제인 poly(ethylene glycol) (PEG) 코팅 산화아연 나노막대 입자 (PEG-coated ZnO nanoparticle, PZnO)를 합성하였다. PZnO는 piezocatalysis를 이용해 ROS를 발생시키며 막대모양은 구형보다 뛰어난 ROS 발생 효율을 보여준다고 알려져 있다. PZnO에 초음파 처리 시 세포 내 ROS가 증가함을 보여주었으며, 또한 더 높은 세포 사멸도를 보였다. 복합 치료를 위해 화학적 치료제인 doxorubicin을 봉입한 경우 (DOX@PZnO) 더 높은 세포 사멸도를 보여주었다. 따라서 PZnO는 약물 전달체이면서 초음파역학 치료를 위한 초음파감각제의 역할을 할 수 있다는 것을 확인하였다. 결론적으로, ICG@HMnO₂와 DOX@PZnO는 초음파에 반응하여 ROS를 증가시켰으며, 세포 사멸도 또한 증가하는 것을 보여주었다. 이 연구에서는 HMnO₂ 와 PZnO는 초음파역학 항암 치료 효능을 향상시킬 수 있는 효과적인 나노입자라는 것이 증명되었다.