普鲁士蓝纳米颗粒在生物医学中的应用进展

普鲁士蓝是于1706年被发现的一种蓝色染料,其结构是由Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)与氰基(-CN-)相互配位作用而构成。作为一种配位聚合物,普鲁士蓝具有优异的磁、电及光学性能,其磁能在200-300k范围内符合Curie定律。在电化学领域,普鲁士蓝是一种优良的电子传递媒介,分子内不同价态的Fe可以通过氰基相互传递电子,引起680nm和400nm处的两个吸收带,这也是普鲁士蓝呈现蓝色的原因。由于普鲁士蓝存在混合价态的Fe,其亦具有多种氧化还原状态并呈现出不同的颜色,如普鲁士白、柏林绿及普鲁士黄。特别地,FDA于2003年批准普鲁士蓝作为铊和铯的解毒剂,充分显示了普鲁士蓝良好的生物安全性,引起了人们极大的研究兴趣,并在生物医学领域取得了许多进展。

东南大学生物医学工程学院顾宁课题组结合自身前期的研究工作,对普鲁士蓝纳米颗粒的合成策略、应用现状及临床转换的关键问题进行了系统的综述和探讨,为普鲁士蓝纳米颗粒作为诊疗剂的进一步深入研究提供参考。相关内容发表在Advanced Healthcare Materials(DOI: 10.1002/adhm.201800347)上。

普鲁士蓝纳米颗粒的制备策略主要包括两种:单前体合成法和双前体合成法。通过改变合成条件(如投料比例、模板、温度、酸度及外场辅助等),可以实现普鲁士蓝纳米颗粒的可控制备,为其生物医学应用奠定了基础。通过制备中空介孔的普鲁士蓝纳米颗粒或对其表面进行特异性修饰,可以获得具有高载药量的药物递送系统。通过离子交换和吸附作用,普鲁士蓝纳米颗粒能够促进体内放射性铯和铊的排泄,具有解毒效果。在生物医学成像方面,普鲁士蓝纳米颗粒兼具光声成像和磁共振成像,在干细胞示踪和多模态疾病诊断方面具有巨大的应用优势。808nm处较高的摩尔消光系数使普鲁士蓝纳米颗粒在光热治疗领域应用广泛,并取得了良好的治疗效果。近年来发现的纳米酶活性,进一步促进了普鲁士蓝纳米颗粒在抗炎、抗肿瘤及超声成像等方面的应用。尽管应用范围被不断的拓宽,但大部分研究仍处于临床前的初级阶段,为了推动普鲁士蓝纳米颗粒作为诊疗剂尽早地应用于临床,研究者对其目前临床转换存在的关键问题进行了探讨。相信在不久的将来,随着研究的不断深入和细化,普鲁士蓝纳米颗粒必将能够应用于临床,提高疾病的诊疗效果。