深圳市二维材料孔雀团队
【Nanophotonics】磁性黑磷微泡用于靶向肿瘤诊疗

      乳腺癌的全球发病率呈逐年上升趋势,目前已成为女性疾病致死的首要病因。




      针对此问题,深圳市人民医院徐金锋教授团队联合深圳大学张晗教授团队创新性地设计研发了磁响应的磁性黑磷微泡,用于黑磷的靶向运载和可控释放。新型黑磷载体——磁性黑磷微泡,充分利用其优越的磁响应性和空化效应,可在磁场作用下靶向超声诊断和靶向运载黑磷,实现精准诊疗癌症,增强药物传递效率。


       该论文“Magnetic black phosphorus microbubbles for targeted tumortheranostics ”发表在《Nanophotonics》期刊上。《Nanophotonics》聚焦于探索光与物质的相互作用及其基本原理和应用,涵盖了国际上光电子学最新研究成果、具体进展以及独创性应用成果,是JCR1区Top期刊。目前的影响因子为8.449。



图1  磁性黑磷微泡制备和靶向诊疗示意图

 

       黑磷用于在生物医学领域的应用主要有三大潜力:药物载体、光热疗法及光动力疗法新材料、肿瘤的光声成像。然而黑磷表面难以化学修饰,无法有效负载靶向配体,因此无法实现对肿瘤的靶向性治疗,这限制了其生物利用度和声动力治疗效率。黑磷作为药物载体可用于实体瘤的治疗,如肝癌、乳腺癌、肺癌等。黑磷的摄取主要依靠其在实体瘤中的EPR(增强穿透及滞留)效应的被动靶向,作用时间长,大概需要4个小时。

 

      该团队液态剥离方法和薄膜水化法,分布成功制备了高质量二维层状磷烯纳米片和超声磷脂微泡,通过静电吸附使黑磷纳米片负载在微泡表面,并通过生物素-亲和素桥接法进一步负载磁性纳米颗粒,制备出磁性黑磷微泡材料。

 


图2   磁性黑磷微泡的表征

 


图3   磁性黑磷微泡实现靶向超声诊断乳腺肿瘤



图4   磁性黑磷微泡实现靶向光热治疗乳腺肿瘤

 

       在磁场的作用下,该材料能够迅速聚集到乳腺肿瘤部位,增强超声成像效果和药物的局部浓度。磁性黑磷微泡爆破能够产生瞬时空化效应,使得细胞膜通透性增加,从而使得黑磷瞬时高效被肿瘤细胞摄取。在红外光照射下,黑磷能够产生局部高热,用于肿瘤的光热治疗。与黑磷被动靶向需要与细胞孵育4小时相比,磁性黑磷微泡在磁场作用下5分钟后爆破用于光热治疗,其治疗效果和效率都大大提高。

 

        深圳市人民医院朱瑶博士和刘莹莹博士为论文的共同一作作者。本论文的通讯作者为深圳市人民医院徐金锋教授和深圳大学张晗教授。深圳市人民医院和深圳大学为共同完成单位。

 

【文章链接】

Magnetic black phosphorus microbubbles fortargeted tumor theranostics

Yao Zhu, Yingying Liu, Zhongjian Xie,Tianzhen He, Lili Su, Fengjuan Guo, Gulzira Arkin, XiaoShu Lai, Jinfeng Xu,Han Zhang

Nanophotonics, 2021-05-18 

DOI:10.1515/nanoph-2021-0085