Small Structures:胶体光子晶体在生物医学领域的应用

光子晶体是一类拥有周期性的有序微纳结构的材料。其独特的微纳结构使得这类材料能够在一定范围内“操纵”光。因此,此类材料表现出一系列独特的光学性能,其中最为人熟知的就是光子禁带特性,这种性能让光子晶体能够阻止频率在光子禁带范围内的光子在其中的传播,从而拥有特定且明亮的颜色,科学家一般将这种颜色称为“结构色”。此外,光子晶体还有着慢光子效应、荧光增强等性质。其中,胶体光子晶体是一类由单分散的微米或者纳米粒子通过自组装形成的光子晶体。相比其他类型的光子晶体,胶体光子晶体不仅制备容易、成本低廉,而且易于实现各种修饰和功能化。这些优异的性质使得胶体光子晶体在生物医学领域取得了广泛的应用。

近期,哈佛医学院Y. Shrike Zhang教授课题组综述了近年来胶体光子晶体技术的发展以及其在生物医学方面,包括生物传感器、微载体、药物缓释、细胞研究以及器官芯片等领域类的应用。该综述首先系统地介绍了各类胶体光子晶体以及其相应的代表性的制备方法;接着,通过对一些代表性工作的分析,作者归纳总结了胶体光子晶体在生物医学领域应用的设计策略。作者尤其强调将胶体光子晶体应用到近期生物医学领域尤为关注的“器官芯片”技术中的前景与潜力,文中作者提出 “胶体光子晶体未来有望作为一种“智能的”多路传感器或者基底材料应用到各类器官芯片的设计当中”。同时,该文也对胶体光子晶体在生物医学领域应用的未来发展提出了一些可供参考的设计思路。相信随着对胶体光子晶体材料的进一步研究和生物技术的进一步发展,胶体光子晶体将在生物医学领域有着更为广泛的应用。

文章作者包括博士生廖俊龙和叶常青副教授(共同一作)、本科生Prajwal Agrawal、东南大学生物科学与医学工程学院院长顾忠泽教授,哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授为论文的通讯作者。

论文信息:

Colloidal Photonic Crystals for Biomedical Applications

Junlong Liao, Changqing Ye, Prajwal Agrawal, Zhongze Gu, Yu Shrike Zhang*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202000110