黑磷基二維納米材料在癌癥診療領(lǐng)域的研究探索

劉付光 董志凱 周殿宏 胡尊富

摘 要：以單層或者多層納米片形式存在的黑磷納米材料受到科研工作者廣泛關(guān)注，尤其在光電催化、能源存貯及生物醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，其中超薄黑磷納米片（FLBP）因其優(yōu)越的熒光特性，光熱轉(zhuǎn)換能力及微乎其微的生理毒性在生物成像及癌癥診斷領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：黑磷;二維納米材料;癌癥診療

1 二維黑磷納米片簡介

與傳統(tǒng)的塊狀納米材料相比，二維納米材料具有可運載比表面積大，易于修飾，具有卓越的光物理及光化學(xué)特性，對于發(fā)展新型、多功能化納米診療策略具有顯著優(yōu)勢。尤其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，二維黑磷納米片在成像、傳感、治療、靶向運輸?shù)阮I(lǐng)域具極大應(yīng)用潛力。

2 超薄黑磷納米片的可控制備

FLBP的制備方法有上-下型（機械裂解及液相剝離）;底-上型（化學(xué)氣相沉積法及濕法化學(xué)法）。基于黑磷納米片間較弱的范德華力可通過機械剝離法獲得FLBP，但這種方法產(chǎn)率較低、形貌控制能力弱。液相剝離法具有簡便易行，成本較低，適于大規(guī)模生產(chǎn)尤其是在生物領(lǐng)域應(yīng)用。電化學(xué)離子嵌入法被用于快速、可控高效獲得黑磷納米片層結(jié)構(gòu)，工業(yè)高剪切玻璃法、微波輔助玻璃法均被用于驗證FLBP的制備。

3 超薄黑磷基納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用研究

3.1 生物成像應(yīng)用

①熒光成像：基于量子效應(yīng)，黑磷納米片展現(xiàn)出層依賴熒光特性，CastellanosGomez等發(fā)現(xiàn)超薄的黑磷納米片在775nm處有強烈的熒光，而當(dāng)納米片厚度較大時則無熒光特性;

②光熱成像：FFLBP具有較高的光熱轉(zhuǎn)換系數(shù)并且因FLBP晶體與電磁波在紫外、可見光及近紅外光間均有強相互作用因此其光熱轉(zhuǎn)換效率較高;

③光聲成像：光聲成像具有分辨率高、高敏感性及分辨率。孫等利用TL4包覆黑磷量子點，提高了BPQDs光聲信號穩(wěn)定性，并強化其在近紅外區(qū)的信號強度。表面增強拉曼光譜成像：楊等將金納米球負(fù)載于黑磷納米片（Au-BPs）實現(xiàn)高效拉曼光譜成像。

3.2 生物傳感應(yīng)用

檢測血清中的腫瘤標(biāo)志物是目前癌癥早期診斷及治療的關(guān)鍵所在。然而在血清中腫瘤標(biāo)志物的濃度非常之低，僅為pg/mL，因此高靈敏、高選擇性檢測成為生物傳感的難點。Yan等利用超薄黑磷納米片作為傳感器以檢測雙氧水，檢測限可達(dá)到1*10-7m。

3.3 治療作用

FLBP具很多優(yōu)越的光學(xué)性能，比如極小的侵入式傷害、高治療效率，成為光治療中的新星，并逐漸成為癌癥治療有別于傳統(tǒng)化療的手段。

①光熱治療：FLBP納米材料在整個可見光區(qū)域均有較強的吸收，該優(yōu)越的光學(xué)特性賦予其卓越的光熱治療能力;

②光動力治療：王等首次證實超薄黑磷納米片在整個可見光區(qū)均可作為有效的光動力治療劑產(chǎn)生單線態(tài)氧，其量子產(chǎn)率可達(dá)0.91，體內(nèi)外實驗表明可水分散的黑磷納米片具有突出的光動力治療及光降解能力。

3.4 藥物運載作用

一直以來，發(fā)展高效、無毒害、多功能的藥物遞送系統(tǒng)一直是化療領(lǐng)域的關(guān)注重點，而二維納米材料具有比表面積大、化學(xué)組分可調(diào)、形貌可控等優(yōu)勢，越來越受到廣大研究者的關(guān)注?；熕幬镞\載：陶等設(shè)計并制備一種FLBP基的快速藥物遞送體系，其藥物運載率達(dá)108 %，與其他傳統(tǒng)運載體系（10 %-30 %）相比顯著提高。基因運載作用：尹等人首次將黑磷量子點用作基因運載體系，其運載能力為92.7 %，這與傳統(tǒng)的脂質(zhì)體及脂質(zhì)體相比運載能力要高很多。

4 結(jié)論

二維黑磷納米片具有尺寸可調(diào)，形貌可控等優(yōu)勢，通過系列手段可實現(xiàn)納米片厚度的精確調(diào)控，因此黑磷納米片在生命科學(xué)、催化及能源領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。具體到生命科學(xué)領(lǐng)域，通過對黑磷表面的不同修飾可實現(xiàn)二維黑磷納米片在生物成像（熒光成像、光熱成像、光聲成像、拉曼成像等）、生物傳感及生物治療（光治療、光動力治療及光熱治療等）領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此基于二維黑磷納米片通過與不同功能納米材料的復(fù)合有望實現(xiàn)對腫瘤的診斷及同步治療。

參考文獻(xiàn)：

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[3]Yan，S.;Shi，Y.，Supercritical carbon dioxide-assisted rapid synthesis of few-layer black phosphorus for hydrogen peroxide sensing. Biosensors and Bioelectronics，2016（80）.

作者簡介：

劉付光（1998- ），男，漢族，山東新泰市人，本科在讀，臨沂大學(xué)，功能納米材料。

通訊作者：

胡尊富。

基金項目：

臨沂大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（S201910452009）