Small综述:少层黑磷:从制备、个性订制到生物应用

少层黑磷拥有着与石墨烯类似的二维层状结构,并凭借着其卓越的光电特性和良好的生物相容性而引起了全世界的广泛关注。然而,由于易于氧化及发生进一步的水解,少层黑磷在光电器件的制备过程中中对操作环境的要求较为苛刻,其在光电领域的应用受到了严重的限制。虽然不稳定性普遍被认为是少层黑磷的一个显著缺点,从另一视角出发却也意味着少层黑磷具有良好的可降解性,这一特性决定了少层黑磷在生物医学应用上具有着其他片层材料所无可比拟的优势。另外,黑磷在生理环境中所降解生成的磷酸根离子对人体几乎没有毒害,良好的生物安全性亦能够进一步地拓展其在生物医学领域的应用范畴。

近日,中国科学院深圳先进技术研究院王怀雨研究员和喻学锋研究员合作撰写的题为“Few-Layered Black Phosphorus: From Fabrication and Customization to Biomedical Applications”(少层黑磷:从制备、个性订制到生物应用)的综述论文。本综述首先从少层黑磷的制备技术出发,系统地总结了近年来黑磷作为片层材料的各种合成方法,其中包括了常温水浴超声、冰浴超声、水浴+探头超声等液相剥离方法。文章介绍液相剥离少层黑磷的化学方法在剥离效率上显著高于应用胶带粘贴的物理剥离方法,相应的制备过程亦有更强的可控性,所获得产品的横向尺寸亦从数纳米至数百纳米范围内可调。文章还介绍了几种对少层黑磷进行个性定制的表面修饰方法,包括表面配位、共价接枝以及聚合物包覆等,在显著提高少层黑磷稳定性的同时可进一步赋予材料表面荧光等多种功能特性。进一步地,本文章还综述了少层黑磷在生物医学领域的研究现况:少层黑磷具有高达28.4%的光热转化效率,其作为一种纳米光热转换制剂已被广泛的用于肿瘤的光热治疗研究;亦有报导指出少层黑磷可用于肿瘤的光动力治疗,以及可以作为一种纳米光声造影剂用于肿瘤的局部成像。作为一种具有高比表面积和表面反应活性的新型纳米材料,少层黑磷还能够用于小分子药物等多种功能物质的负载以及进一步的肿瘤联合治疗。有报导指出少层黑磷对阿霉素(doxorubicin)的负载效率高达950%,基于少层黑磷的复合体系能够用于肿瘤的靶向、生物成像以及多模态的联合治疗。文章在最后部分还从制备、修饰和应用等多个方面展望了少层黑磷在生物医学领域的研究,并给予通过此综述为其他二维材料的应用拓展提供新的思路。相关文章在线发表在Small( DOI: 10.1002/smll.201702830)上。