

二維納米材料自從發(fā)現(xiàn)以來(lái),被研究用于多種納米生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,尤其在抗腫瘤治療中發(fā)揮著許多獨(dú)特的作用,如抑制癌癥生長(zhǎng)、惡性遷移和多藥耐藥性等。具有二維片層結(jié)構(gòu)的黑磷(BP)不僅具有高效的光熱轉(zhuǎn)換和高光子-單線態(tài)氧量子產(chǎn)率等特點(diǎn),同時(shí)兼具二維材料的大表面積,能夠有效地裝載功能分子用于藥物輸送和生物成像,使黑磷能夠有效應(yīng)用于多種先進(jìn)的抗腫瘤療法。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心曲廣波等就近年來(lái)利用黑磷納米片(BPs)和黑磷量子點(diǎn)(BPQDs)進(jìn)行的抗腫瘤研究工作,總結(jié)了黑磷在腫瘤的光熱治療(PTT)、光動(dòng)力治療(PDT)、化療(RT)、活性磷療(BPT)、藥物遞送和腫瘤的診療一體化方面的應(yīng)用。

黑磷具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效率,能夠在短時(shí)間內(nèi)將腫瘤的局部溫度升高30度,有效地利用光熱療法殺傷腫瘤細(xì)胞。同時(shí),黑磷優(yōu)異的光激發(fā)性能使之在光動(dòng)力治療中也有卓越應(yīng)用。利用黑磷對(duì)X射線的良好吸收和轉(zhuǎn)換,將X射線轉(zhuǎn)換成1O2對(duì)腫瘤進(jìn)行殺傷,結(jié)合了X射線高額的光能和黑磷光動(dòng)力治療的優(yōu)點(diǎn),能夠在腫瘤細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量殺傷性的活性氧,達(dá)到有效殺傷腫瘤細(xì)胞的目的。二維結(jié)構(gòu)的黑磷藥物載帶率也非常的高,載藥率可達(dá)到98%,同時(shí),黑磷的光熱轉(zhuǎn)換能力可以讓黑磷在近紅外控制的高熱環(huán)境中邊降解邊釋藥,可實(shí)現(xiàn)一種可控的、且生物可降解的藥物遞送模式。若將黑磷載帶熒光分子或者核磁成像試劑,又可以實(shí)現(xiàn)腫瘤治過(guò)程中的精準(zhǔn)成像,實(shí)現(xiàn)腫瘤診療一體化的功能。然而,由于黑磷自身在空氣或者機(jī)體環(huán)境中易降解,在使用黑磷進(jìn)行上述治療方法前,必須使用一些方法提高黑磷的穩(wěn)定性,如修飾一些小分子、載帶金屬顆粒、利用PLGA或聚多巴胺等進(jìn)行表面涂覆,以避免在使用過(guò)程中發(fā)生降解,影響治療效果。喻學(xué)鋒研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),黑磷材料的降解在正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中是具有選擇性的。由于腫瘤細(xì)胞代謝活性高,速率快,黑磷更容易在腫瘤細(xì)胞內(nèi)富集,黑磷降解產(chǎn)生的活性氧促使腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生炎癥和細(xì)胞周期抑制,進(jìn)一步發(fā)生凋亡。黑磷自身對(duì)于腫瘤細(xì)胞選擇性殺傷的能力被喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)賦予了一個(gè)新的名字:活性磷療(bioactive therapy, BPT)。活性磷療是利用黑磷易降解的特性產(chǎn)生的治療方式,這是黑磷區(qū)別于其他二維材料的一個(gè)很大的特點(diǎn)。同時(shí),黑磷降解的產(chǎn)物是磷酸類(lèi)物質(zhì),這類(lèi)物質(zhì)既可以參與生物礦化,又可以參與堿基合成、蛋白質(zhì)磷酸化等,在機(jī)體內(nèi)有一定用處,具體的影響仍需要進(jìn)一步研究。
該篇綜述系統(tǒng)地講述了黑磷在多種腫瘤治療技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,相關(guān)論文在線發(fā)表在VIEW上(DOI: 10.1002/VIW.20200043)。面對(duì)復(fù)雜的腫瘤體系,黑磷在臨床應(yīng)用前,仍需要克服許多困難。例如:找到合理的納米藥物設(shè)計(jì)方式,明確相關(guān)的分子機(jī)制,設(shè)計(jì)能充分發(fā)揮黑磷特點(diǎn)的治療策略等,使其在更好的在腫瘤治療中發(fā)揮作用。
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