科研进展

卷首语:从现在开始,我们计划面对普通的读者推出专题文章—黑磷的应用研究系列,试图抛开苦涩难懂的化学方程式和专业术语,用通俗易懂的语言介绍黑磷在方方面面的应用研究,让普罗大众也有机会一探现在火爆的高大上的黑磷应用研究的究竟。

现阶段,癌症依然是人类最恐惧的疾病,找到治愈它的方法一直是全世界科学家努力追求的目标。

利用成像技术对癌症的筛查和鉴定是主要的检测治疗手段之一,光声成像因为可以提供高的图像对比度和灵敏度、高空间分辨率和深度分辨率的3D图像(它可以在组织中5-6厘米深的区域内产生具有光学对比度的高空间分辨率图像),它一出现便取代了其他传统的成像引导治疗成像技术。但是,在癌症的早期阶段,来自肿瘤部位的光声成像信号很弱,必须要使用外源造影剂,现有的造影剂材料通常需要有毒性的还原剂,这时候黑磷晶体上场了,因为其具有独特的电子和光学特性,而且无毒易分解,可以很容易地从肝脏和肾脏排出,是生物成像优异的代替材料。

大家知道,光疗分为光热治疗和光动力治疗,科学家认为光疗可作为传统癌症治疗方法的替代方案。而黑磷晶体作为材料的光疗手段更是具有许多优点,比如微创和高治疗效率。黑磷作为材料的光吸收剂可以将光热剂选择性地置于某特定部位的加热以消融癌细胞,同时,黑磷光敏剂可以在特定波长的光中触发一系列光化学反应,从而激发氧分子转移到特定区域,产生细胞毒性,靶向杀死癌细胞。可见,黑磷晶体的特性让它成为光疗中完美的材料。

因为黑磷晶体具有高的体表面积,作为一种合适的二维纳米材料,它具有成为药物的优质载体的巨大潜力。研究表明,在药物负载效率和光响应药物释放方面,黑磷纳米片负载的药物都显著增强了杀死癌细胞的能力。

根据黑磷纳米薄片的特性,另外一个科学家们非常感兴趣的药物靶向治疗的方案的设想是:因为病变的癌细胞组织缝隙比正常细胞组织的缝隙大,黑磷纳米薄片携带的药物可以轻易进入癌细胞内部,精准地杀死癌细胞,而因为黑磷纳米薄片携带的药物无法进入正常细胞组织,从而避免了正常细胞组织受到药物的伤害。而正常细胞和癌细胞一起被杀死是现在癌症化疗手段的最大弊病。由此可见,黑磷晶体作为载体在靶向药物治疗癌症中的巨大应用前景。

现在,以上的黑磷应用研究到了临门一脚的阶段,即解决黑磷晶体稳定性问题。科学家们正在研究的方法之一是:黑磷纳米片与石墨烯氧化物结合产生混合气凝胶,保护黑磷晶体在一定条件下免于降解,最终实现其在生物医药上的广泛应用。

张  森   美国黑磷科学协会  秘 书 长

王河军   原广西科委驻北京办事处主任

杨际洲   美国蓝徳集团  董   事   长

林  明   中国广西越洋化工集团董事长