Adv Mater. 黑磷纳米药物运输体系：多模式联合治疗癌症

【引言】

对于癌症治疗，传统的单一治疗方式存在药物利用率低，效果差且易复发等问题。将多种治疗方式联合治疗已成为抗肿瘤的有效手段。目前，为实现肿瘤的联合治疗，通常是将多种不同功能的药物负载至药物载体中，但由于载体对药物的负载量低，严重限制了多模式治疗的应用。黑磷纳米片，是继石墨烯之后新发现的一类新型二维纳米材料。黑磷纳米片的多褶皱结构使其具有比石墨烯更大的比表面积。另外，单层黑磷纳米片的能带隙可达2.0 eV，这使得黑磷纳米片的吸收范围跨越紫外和可见光区域。黑磷纳米片独特的结构和物理化学性质使其在药物载体，肿瘤光热治疗和光动力学治疗方面也显示出良好的应用前景。

【成果简介】

最近，中南大学刘又年教授团队与北京大学郭少军教授合作，在肿瘤的多模式治疗方面取得了重要进展。通过超声剥离的方法制备黑磷纳米片，由于黑磷纳米片的多褶皱结构以及表面带有负电荷，实现了对抗肿瘤药物阿霉素的高效负载，其负载量高达950%，远远高于目前纳米药物载体的负载量。特别是在近红外光照下，黑磷纳米片可有效的产生光热和活性氧，光热一方面可以加快阿霉素的释放，并增加细胞膜的通过性和对药物的摄取。体外和体内实验结果表明，通过黑磷纳米片，可将阿霉素的化疗、黑磷的光热和光动力活性有效结合起来，实现三种治疗模式的联合，有效消除肿瘤。另外，黑磷在体内可逐渐分解为对生物体无害的磷酸根离子，血常规分析以及肝、肾功能检测结果表明，注射黑磷的大鼠各项生化指标正常。因此，黑磷纳米药物运输体系为实现对肿瘤的安全、高效联合治疗提供了一崭新的平台。

相关研究结果发表在《先进材料》 (Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201603864)。相关技术申请了国家发明专利（专利申请号：201610838562.2）

【图文导读】

图1. 黑磷纳米片用于肿瘤联合治疗的设计及表征

（a）黑磷纳米片可以高效负载阿霉素，经细胞内吞进入肿瘤细胞，光照下可引发药物的快速释放，同时结合黑磷的光热和光动力活性，实现三种模式联合杀灭肿瘤细胞。

（b）黑磷纳米片的TEM图

（c-d）黑磷纳米片的良好光热特性及光热稳定性

（e-f）紫外-可见吸收光谱和荧光光谱变化证明阿霉素与黑磷纳米片之间存在相互作用

图2. 黑磷纳米片药物负载，药物释放，光动力活性和生物相容性表征

（a-b）黑磷纳米片对阿霉素的负载量高达950%以上，负载过程依靠静电吸附和氢键作用

（c）药物在肿瘤弱酸性环境和近红外光控制下快速释放

（d）负载阿霉素的黑磷纳米片具有良好的光动力活性

（e-f）溶血实验和细胞毒性实验说明黑磷纳米片具有良好的生物相容性

图3. 黑磷纳米载药体系在细胞内抗肿瘤过程

（a-c）808 nm近红外光可促进黑磷纳米载药体系在细胞内释放药物

（d-f）黑磷的光热活性可以增加细胞膜的通透性,（g）660 nm近红外光照下黑磷纳米片可引起胞内活性氧水平增高

（h-i）黑磷纳米片主要通过巨胞饮作用进入细胞

（j）黑磷纳米载药体系通过光热/光动力/化疗联合抑制肿瘤细胞生长

图4. 黑磷纳米载药体系在体内的抗肿瘤作用

（a）808 nm近红外光照下黑磷纳米片可以引起肿瘤部位温度升高

（b-d）黑磷纳米载药体系通过光热/光动力/化疗联合消除肿瘤,（e）治疗过程对小鼠损伤较小

该研究工作得到了国家自然科学基金项目（No.21476266, 21276285）的资助。

文献链接

Black Phosphorus Nanosheet-Based Drug Delivery System for Synergistic Photodynamic/Photothermal/Chemotherapy of Cancer (Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201603864)

本文由文章刘又年团队投稿，材料人整理编辑。

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