Small:1T金属相MoS2纳米点用于NIR-II区光声成像介导的肿瘤光热治疗

由于纳米材料独特的原子排列或配位方式,晶相被证明是影响纳米材料性能和应用的关键因素之一。晶相工程逐渐成为纳米材料领域研究的热点。过渡金属硫化物(TMD)可以形成不同的晶相(包括2H、1T、1T′、3R相),近年来TMD作为一类代表性的材料在纳米材料晶相工程领域得到了广泛研究。不同晶相的TMD材料则表现出明显不同的性质,例如:2H-MoS2是半导体,带隙相对较大(单层≈1.83 eV),而1T/1T′-MoS2为金属或半金属。金属性的1T/1T′-MoS2由于其独特的电子结构,在电化学制氢、场效应晶体管、超级电容器等方面都表现出了比半导体相2H-MoS2更优越的性能。尽管TMD纳米材料作为光热治疗试剂在NIR-I区窗口内杀灭癌细胞或肿瘤已经得到了广泛的研究,但是TMD材料的晶相对其光热治疗(PTT)性能的影响仍然是一个悬而未决的问题。

香港城市大学谭超良、洛阳师范学院马录芳、南京邮电大学罗志敏和浙江大学李博文等针对这一问题利用不同晶相的超小单层纳米点(1T-MoS2和2H-MoS2)为模型进行了一些探讨:金属相单层MoS2纳米点(1T-MoS2)在NIR-II区具有较强的吸收和光声成像信号,并表现出较高的消光系数和光热转换效率,揭示了晶相对TMD纳米材料的光声成像和光热性能起关键作用。本文第一作者为洛阳师范学院周战博士,相关成果发表于Small(DOI: 10.1002/smll.202004173)上。

在该工作中,研究者通过正丁基锂插层辅助液相超声的方法,设计合成了一种具有金属相的超小单层MoS2纳米点(1T-MoS2),并利用简单的水热法将其快速转变成半导体相的超小单层MoS2纳米点(2H-MoS2)。研究发现1T-MoS2NIR-II区具有较强的吸收和光声成像(PAI)信号,并在1064nm处表现出较高的消光系数和光热转换效率。通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰后的1T-MoS2纳米点可以作为NIR-II区PAI介导的PTT高效纳米制剂,在体外对肿瘤细胞和体内肿瘤组织均具有良好杀伤效果。该项工作为探索TMD纳米材料的晶相依赖性和应用性能提供了一个很好的例子,这将为金属相TMD纳米材料除了在NIR-I区之外,在NIR-II区窗口中PAI介导的PTT应用开辟一条新的策略。