VIEW:黑磷——一种具有多重抗肿瘤功效的可降解二维材料

二维纳米材料自从发现以来,被研究用于多种纳米生物医学应用,尤其在抗肿瘤治疗中发挥着许多独特的作用,如抑制癌症生长、恶性迁移和多药耐药性等。具有二维片层结构的黑磷(BP)不仅具有高效的光热转换和高光子-单线态氧量子产率等特点,同时兼具二维材料的大表面积,能够有效地装载功能分子用于药物输送和生物成像,使黑磷能够有效应用于多种先进的抗肿瘤疗法。中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋、中国科学院生态环境研究中心曲广波等就近年来利用黑磷纳米片(BPs)和黑磷量子点(BPQDs)进行的抗肿瘤研究工作,总结了黑磷在肿瘤的光热治疗(PTT)、光动力治疗(PDT)、化疗(RT)、活性磷疗(BPT)、药物递送和肿瘤的诊疗一体化方面的应用。

黑磷具有良好的光热转换效率,能够在短时间内将肿瘤的局部温度升高30度,有效地利用光热疗法杀伤肿瘤细胞。同时,黑磷优异的光激发性能使之在光动力治疗中也有卓越应用。利用黑磷对X射线的良好吸收和转换,将X射线转换成1O2对肿瘤进行杀伤,结合了X射线高额的光能和黑磷光动力治疗的优点,能够在肿瘤细胞内产生大量杀伤性的活性氧,达到有效杀伤肿瘤细胞的目的。二维结构的黑磷药物载带率也非常的高,载药率可达到98%,同时,黑磷的光热转换能力可以让黑磷在近红外控制的高热环境中边降解边释药,可实现一种可控的、且生物可降解的药物递送模式。若将黑磷载带荧光分子或者核磁成像试剂,又可以实现肿瘤治过程中的精准成像,实现肿瘤诊疗一体化的功能。然而,由于黑磷自身在空气或者机体环境中易降解,在使用黑磷进行上述治疗方法前,必须使用一些方法提高黑磷的稳定性,如修饰一些小分子、载带金属颗粒、利用PLGA或聚多巴胺等进行表面涂覆,以避免在使用过程中发生降解,影响治疗效果。喻学锋研究团队发现,黑磷材料的降解在正常细胞和肿瘤细胞中是具有选择性的。由于肿瘤细胞代谢活性高,速率快,黑磷更容易在肿瘤细胞内富集,黑磷降解产生的活性氧促使肿瘤细胞产生炎症和细胞周期抑制,进一步发生凋亡。黑磷自身对于肿瘤细胞选择性杀伤的能力被喻学锋团队赋予了一个新的名字:活性磷疗(bioactive therapy, BPT)。活性磷疗是利用黑磷易降解的特性产生的治疗方式,这是黑磷区别于其他二维材料的一个很大的特点。同时,黑磷降解的产物是磷酸类物质,这类物质既可以参与生物矿化,又可以参与碱基合成、蛋白质磷酸化等,在机体内有一定用处,具体的影响仍需要进一步研究。

该篇综述系统地讲述了黑磷在多种肿瘤治疗技术领域的应用,相关论文在线发表在VIEW上(DOI: 10.1002/VIW.20200043)。面对复杂的肿瘤体系,黑磷在临床应用前,仍需要克服许多困难。例如:找到合理的纳米药物设计方式,明确相关的分子机制,设计能充分发挥黑磷特点的治疗策略等,使其在更好的在肿瘤治疗中发挥作用。

  

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