Advanced Functional Materials:基于手性氧化钼纳米晶的偏振光激发光热治疗

光学活性指的是手性分子偏振平面偏振光的能力。当左圆偏振光(LCP)和右圆偏振光(RCP)所叠加而成的线偏振光通过一个具有光学活性的系统时,由于光通过手性系统的速度的不同将使得该系统对于LCP和RCP的吸收不一致,从而导致线偏振光变成了椭圆偏振光或者圆偏振光——这种光学现象就是圆二色性,而其对应的色谱技术被称为圆二色谱(CD)。然而,大多数研究集中在具有本征手性的手性材料。如手性分子, 在它们之中,手性来源于与外部电磁场的弱耦合所产生的相对较小的极子运动。直到近年来,手性的概念才逐渐引入到无机纳米材料当中并经历了快速蓬勃的发展,从简单的手性单元发展到手性二聚体、四聚体直至更为复杂的螺旋体、液晶型等;涵盖了具有表面等离子效应的金属纳米颗粒以及具有能量带隙的半导体纳米晶体。作为一种新型材料,其实际应用也从简单的手性识别,分离等演化到了复杂的手性催化,生物材料,超材料等领域。

湖北大学程佳吉副教授以及中国医科大学徐晓倩研究团队利用手性诱导效应制备了一种具有可见-近红外双通道的强手性非化学计量比氧化钼纳米材料,其选择性光学吸收特性使其成为了一种良好的手性光热剂可应用于癌细胞的光热治疗。通过调控氧化还原反应的用量,该工作实现了具有可见光范围或者近红外光范围的可控手性氧化钼纳米颗粒的合成。并通过化合价态的调整,使得不同光学性质的手性氧化钼纳米颗粒可以通过简单的湿化学法制得。所制得的该手性纳米颗粒不仅在传统的近红外区有强选择性吸收,而且在可见光区(300-700 nm)也有很强的金属配体电荷转移手性,这些特点为该材料应用在癌细胞的光热治疗上提供了新途径。其主要特点包括:1. 溶液状态下的非对称性因子在金属配体电荷转移区域可达10-3量级;2. 相比于传统氧化钼光热治疗更高的光热转换效率以及更高的癌细胞致死效率;3. 除了传统的近红外光热治疗特点之外,该材料还可以在可见光区对癌细胞进行光热治疗,这将为皮肤癌细胞的治疗提供新的思路。

相关结果以“A Visible- and NIR-Light Responsive Photothermal Therapy Agent by Chirality-dependent MoO3-x Nanoparticles”为题,发表在 Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201906311)上,并得到了国家自然科学基金以及湖北省人才计划项目等的支持。