Advanced Sustainable Systems:石墨相氮化碳基光催化剂的生物应用

迄今为止,纳米技术越来越被认为是解决与公共卫生相关的许多挑战的一种有前途和有效的手段。石墨相氮化碳(g-C3N4)作为纳米平台,拥有优异的生物相容性和结构特性,并由于其独特的光学和电学性质,在生物医学领域引起了爆炸性的兴趣,包括药物传递、生物医学成像、光催化杀菌、光动力治疗、生物传感等。

近日,扬州大学王赪胤团队系统综述了g-C3N4基纳米材料的研究进展,着重介绍了其在生物领域的应用,并展望了g-C3N4基纳米材料的发展前景。

作者们首先综述了g-C3N4的研究进展及其代表性的改性策略,包括缺陷工程和异质结建立策略,并结合密度泛函理论(DFT)分析和电化学实验结果概述了改性策略的优势;评估了g-C3N4基纳米材料的生物毒性,表明其具有良好的生物相容性;总结了应对不同生物应用领域的不同需求的改性策略。例如g-C3N4基纳米材料在光动力治疗领域的改性策略:1、通过与上转换纳米颗粒复合以提高其在近红外波段处的响应;2、通过裂解水和分解H2O2的方式以提高细胞内氧气的含量;3、通过金属掺杂消耗细胞内的谷胱甘肽阻止其消耗活性氧从而提高细胞内活性氧的含量。最后,作者们分享了该领域目前的进展及面临的挑战和机遇,例如g-C3N4基纳米材料的临床应用需要更全面、更详细的生物安全评估;其杀菌机制尚待完善,需要讨论外源物质例如重金属离子对细菌的影响;因活性氧的氧化性极强,需要对g-C3N4基纳米材料进行改性以达到靶向特异性功能等。另外,作者还从材料、机理和应用方面展望了g-C3N4基纳米材料的未来发展方向。

论文信息:

Graphitic Carbon Nitride-Based Photocatalysts for Biological Applications

Shuya Che, Lei Zhang, Tianyi Wang*, Dawei Su*, Chengyin Wang*

Advanced Sustainable Systems

DOI: 10.1002/adsu.202100294

原文链接:

https://doi.org/10.1002/adsu.202100294