基于黑磷的生物可降解光熱轉(zhuǎn)換材料制備成功

　　近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒與深圳大學(xué)教授張晗、香港城市大學(xué)教授朱劍豪等合作，成功制備出基于黑磷的生物可降解光熱轉(zhuǎn)換材料，用于實現(xiàn)高效安全的腫瘤光熱治療。相關(guān)論文Biodegradable black phosphorus-based nanospheres for in vivo photothermal cancer therapy 發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上。論文第一完成單位是中科院深圳先進院，第一作者是邵俊東。

　　納米光熱治療技術(shù)具有適用范圍廣、非侵入、選擇性強、過程簡便、正常組織損傷小等優(yōu)點，在腫瘤治療、藥物控釋、光控植入材料等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值。然而，目前常用的無機納米光熱轉(zhuǎn)換材料在體內(nèi)往往無法降解，而是以納米粒子形態(tài)在器官中長期存留，或者材料的降解產(chǎn)物中包含有毒的物質(zhì)，這些都會引發(fā)機體潛在的毒性反應(yīng)，這導(dǎo)致它們很難獲得國際醫(yī)療審核機構(gòu)（如FDA）的批準(zhǔn)，步入實際臨床應(yīng)用。研發(fā)性能優(yōu)越并且生物可降解的納米材料，是將納米技術(shù)推向?qū)嶋H臨床應(yīng)用的關(guān)鍵和難點。

　　黑磷是近年來廣受關(guān)注的一種具有二維層狀結(jié)構(gòu)的直接帶隙半導(dǎo)體材料，展現(xiàn)出出色的電學(xué)和光學(xué)特性。喻學(xué)鋒團隊在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，尺寸僅為幾個納米的黑磷量子點具有很高的近紅外光熱轉(zhuǎn)換能力（Angew.Chem.Int. Ed. 2015, 54,11526）。并且，黑磷在生理環(huán)境下會氧化進而降解成磷酸根離子和亞磷酸根離子等安全的小分子產(chǎn)物（Angew.Chem. Int.Ed. 2016, 55,5003）。然而，近期研究發(fā)現(xiàn)，裸露的黑磷在生理環(huán)境下降解過快，會導(dǎo)致其光學(xué)性能在體內(nèi)循環(huán)的過程中下降，從而影響其光熱治療的效果。

　　針對這一問題，研究團隊采用了乳化溶劑揮發(fā)法，制備了一種高分子聚合物(PLGA)包裹黑磷量子點(BPQDs)的核殼結(jié)構(gòu)納米球(BPQDs/PLGA)。PLGA作為一種可降解的疏水性生物醫(yī)用高分子，所形成的聚合物殼層能將內(nèi)部的黑磷量子點與生理環(huán)境隔絕開，保證了黑磷量子點在治療過程中的性能穩(wěn)定。光熱治療結(jié)束后，黑磷量子點又會隨著PLGA殼層的逐步降解得到緩慢釋放和降解，進而安全地代謝出體外。細胞及動物實驗都表明，BPQDs/PLGA具有很好的生物安全性和腫瘤被動靶向性，并展現(xiàn)出很高的光熱治療效率，實施五分鐘的近紅外光照，即可有效地殺滅腫瘤。這種新型生物可降解光熱轉(zhuǎn)換材料的成功研發(fā)，無疑可推動光熱治療技術(shù)的實際臨床應(yīng)用，并為今后納米材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供指導(dǎo)和借鑒。研究團隊已申請了相關(guān)發(fā)明專利，正積極推動申報相關(guān)臨床應(yīng)用許可，爭取早日將其用于臨床。

　　該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)研究重點計劃、深圳市孔雀團隊、深圳市基礎(chǔ)研究布局等項目的資助。

BPQDs/PLGA體內(nèi)治療及降解過程示意圖