【参赛作品】过渡金属二硫化钨纳米片用于光热治疗

癌症是威胁人类健康的几种重大恶性疾病之一。到目前为止,人们已经投入大量的人力、物力、财力到癌症的预防和治疗中,但所取得的进展依然有限。现有的主流癌症治疗手段包括手术、化疗和放疗,但都有各自的局限性,需要开发新的治疗机制来提高癌症的治疗效果。光热治疗主要是利用激光照射在有光吸收的材料表面,将光转化成热能来杀死肿瘤细胞,因此这种治疗方法具有很好的治疗效果和极低的组织创伤,引起了纳米生物医学专家的广泛研究兴趣。理想的光热治疗试剂需要在近红外区(700~1000 nm)有很好的光学吸收,许多近红外区有很好的光学吸收的纳米材料已经被成功用于光热治疗,如金纳米结构材料、碳纳米材料、钯蓝等无机纳米材料和共轭高分子、有机小分子等一些有机纳米材料。最近美国Rice大学研究团队基于金核壳纳米粒子的光热治疗已经进入了临床一期实验,也鼓舞了研究者将光热治疗作为一种新型癌症治疗方法推向临床的信心。因此需要发展新型的光热治疗试剂用于肿瘤临床研究。

最近,苏州大学功能纳米与软物质研究院刘庄教授领导的团队发展了基于过渡金属二硫化钨纳米片的光热治疗试剂成功用于肿瘤的光学治疗。过渡金属二硫化钨和石墨烯结构类似,具有二维层状结构,是目前研究的明星材料。在光电子学器件、传感器、锂离子电池、催化等方面有着广泛的应用前景,然而在纳米生物医学应用还不是很多。通过锂离子插层的方法获得尺寸均匀的硫化钨纳米薄片,然后在其表面修饰聚乙二醇高分子,使其具有更好的水溶性和生物相容性,并且硫化钨纳米材料在近红外区具有很好的光吸收性质。通过尾静脉将硫化物纳米片注射到小鼠体内,并能通过肿瘤的高渗透性与滞留效应(EPR效应)在肿瘤部位富集。由于钨元素能吸收X-射线,首次在动物模型上实现了很好的肿瘤CT 成像。同时基于硫化钨纳米材料在近红外光吸收性质,又可以用于肿瘤的光声成像。并且在近红外激光照射下,所有的肿瘤完全杀灭,达到完全治愈的目的。系统的毒性研究表明在注射剂量内基本上没有观察到明显的毒性。表明过渡金属二硫化物纳米材料(如WS2)有可能在肿瘤临床光热治疗中得到广泛的应用。相关工作发表在Adv. Mater., 2013 (DOI: 10.1002/adma.201304497), 并得到国家自然科学基金和国家科技部973计划等基金的资助。

原文链接:PEGylated WS2 Nanosheets as a Multifunctional Theranostic Agent for in vivo Dual-Modal CT/Photoacoustic Imaging Guided Photothermal Therapy