“材料新星”黑磷在生物医学方向的部分研究汇总

作为后起之秀，黑磷（BP）是一种单层或几层形式的二维材料。由于其非凡的物理性能，这种单元素二维材料已在光电子器件、能源、生物医药领域引起了广泛关注。下面对近一年来对于黑磷材料在生物医学方向的部分重要研究进行归纳总结，供大家交流学习。

AFM综述：黑磷在生物医学和生物传感方面的研究进展

黑磷（BP）纳米材料包括BP纳米片、BP量子点和BP纳米颗粒。纳米BP具有优异的表面活性、可调节的带隙、高的载流子迁移率、很高的生物相容性和良好的生物降解性等特性，因此纳米BP在生物医学和生物传感领域具有很高的应用价值。北京大学郭少军团队综述了近年来纳米BP的合成、功能化及其在生物医学和生物传感等领域的研究进展。

作者首先介绍了制备纳米BP的各种方法，如机械法、液相超声剥落法、电化学剥落法等等，并在此基础上提出了两种提高纳米BP稳定性的方法；其次阐述了纳米BP的生物成像(荧光成像、热成像、光声成像)、疾病治疗(光学治疗、光/化学/免疫协同治疗)及作为纳米载体和纳米药物的应用；随后介绍了纳米BP在生物传感方面的应用，包括电化学生物传感、荧光生物传感和化学发光生物传感等等；最后也对纳米BP在生物领域的应用前景进行了展望。

Xiaoxiao Ge, Shaojun Guo. et al. Recent Advances on Black Phosphorus for Biomedicine and Biosensing. Advanced Functional Materials. 2019

https://doi.org/10.1002/adfm.201900318

张旭东＆梅林ACS Nano：来源于外科切除的肿瘤的个性化光热疫苗用于癌症免疫治疗

个性化的肿瘤疫苗可以诱导有效和持久的抗肿瘤反应，因此在癌症免疫治疗中具有巨大的应用潜力和价值。然而，由于肿瘤抗原往往免疫原性低、免疫应答弱，目前对于个性化肿瘤疫苗的开发还有很多的阻碍亟待解决。手术切除的肿瘤中往往含有针对患者的肿瘤抗原，这也为个性化的肿瘤疫苗提供了很好的来源。中山大学药学院（深圳）梅林教授课题组和中山大学医学院张旭东团队利用手术切除的肿瘤制备了个性化光热疫苗，并结合PD-1检查点阻断抗体可以有效预防肿瘤复发和转移。

实验制备被手术切除的肿瘤的细胞膜包覆的黑磷量子点纳米囊泡(BPQD-CCNVs)，并将其装入含有GM-CSF和LPS的热敏水凝胶中。皮下注射Gel-BPQD-CCNVs后发现它可以持续释放GM-CSF来有效募集树突状细胞（DCs）去捕获肿瘤抗原。近红外光照射和LPS会刺激DCs的活化，使得DCs进入淋巴结并且向CD8⁺ T细胞表达抗原。此外，通过与PD-1抗体联合应用，该疫苗也显著增强了肿瘤特异性CD8⁺ T细胞清除手术残余肿瘤和肺转移瘤的能力。综上所述，这一工作为个性化癌症疫苗的临床开发提供了一个非常好的策略。

Ye X Y, Liang X, et al. Surgical Tumor-Derived Personalized Photothermal Vaccine Formulation for Cancer Immunotherapy. ACS Nano, 2019.

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b07371

Nature Commun.：内嵌黑磷分子的细胞外囊泡用于分子识别指导的生物矿化

细胞外囊泡（EVs）会参与对细胞生理活动的调控和细胞外环境的重建等过程。基质囊泡(MVs)是骨相关功能细胞释放的一种EV，会参与细胞矿化调控。武汉大学王杰博士、袁荃教授和张玉峰教授合作报告了一种嵌入黑磷(BP)并利用细胞特异性适配体进行功能化的仿生MVs(Apt-bioinspired MVs)用于进行生物矿化。

该适配体可引导MVs直接作用于靶细胞，而BP可以通过增加无机磷酸盐的浓度来促进细胞的生物矿化。同时，Apt-bioinspired MVs所具有的光热效应也可以通过刺激热休克蛋白和碱性磷酸酶的上调表达来促进生物矿化的过程。实验结果表明，Apt-bioinspired MVs具有十分优异的骨再生性能。这一工作也为设计用于研究生物过程的机理和医学工程的仿生材料提供了一种新的方法。

Yingqian Wang, Jie Wang, Yufeng Zhang, Quan Yuan. et al. Bioinspired extracellular vesicles embedded with black phosphorus for molecular recognition-guided biomineralization. Nature Communications. 2019

https://doi.org/10.1038/s41467-019-10761-5

Nano Lett.：基于黑磷的多模态纳米材料用于靶向联合治疗癌症转移

开发精确靶向的多功能纳米药物以实现有效的乳腺癌肿瘤治疗（尤其是转移性肿瘤）仍然是一个很大的挑战。中科院环境生态研究中心刘思金团队和中科院深圳先进技术研究院喻学锋团队合作，成功地设计并合成了一种多功能的基于黑磷(BP)的纳米材料BP/DTX@ PLGA以解决这一难题。

实验将BP量子点(BPQDs)负载到PLGA中，并与化疗药物多西紫杉醇(DTX)进行偶联。体内分布结果表明，BP/DTX@PLGA对原发性肿瘤和肺转移瘤均有很好的靶向性。此外，BP/DTX@PLGA也具有出色的化学-光热联合治疗性能，其在近红外光照射下可以有效的治疗肿瘤。而光热效应也会加速DTX从纳米复合物中的释放，协同地导致程序性细胞死亡，从而消除肺转移瘤。体内外实验结果均证实BP/DTX@PLGA具有良好的生物相容性。因此，这一研究为抑制肿瘤及其转移提供了一种很有前途的BP基多模态纳米药物。

Shunhao Wang, Xue-Feng Yu, Sijin Liu. et al. Black Phosphorus-Based Multimodal Nanoagent: Showing Targeted Combinatory Therapeutics against Cancer Metastasis. Nano Letters. 2019

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02127

AFM：NIR/ROS响应性BPQVs作为特异性肿瘤光动力治疗的免疫佐剂载体

二维黑磷（BP）纳米片和BP量子点作为BP的两种主要材料类型，在生物医学领域有着广泛的应用。然而，很少有研究报道响应刺激的BP纳米载体能够满足纳米医学的需要。在此，福州大学杨黄浩教授和宋继彬教授研究团队通过聚乙二醇和活性氧敏感的聚丙硫醚（PPS）接枝两亲性BPQD自组装制备了近红外/活性氧（NIR/ROS）敏感的BPQD囊泡（BPNVs）。

BPNVs在近红外区表现出增强的光吸收，并且BPNVs腔内表现出较高的免疫佐剂CPG寡核苷酸（CPG ODNs）负载效率。同时，BPNVs能产生高浓度的ROS，触发疏水性PPS转变为亲水聚合物，导致囊泡分解为BPNDs。由于同时释放能深度穿透肿瘤的BPQDs以及能增强免疫疗法的CpG，BPNV可表现出协同光动力治疗与免疫治疗相结合的疗效。实验结果表明，BPNVs-CpG除了能阻断远处肿瘤的生长和转移，还能在体内实现有效的光动力免疫治疗。

Zhi Li, Jibin Song, Huanghao Yang, et al. NIR/ROS‐Responsive Black Phosphorus QD Vesicles as Immunoadjuvant Carrier for Specific Cancer Photodynamic Immunotherapy. Adv. Funct. Mater., 2019.

https://doi.org/10.1002/adfm.201905758

AM:低毒速效黑磷辅助抑郁疗法

南昌大学王小磊教授联合Zhang Wenhua课题组合成了基于黑磷（BP）纳米片包含治疗药物（氟西汀，Flu）的药物输送系统。根据随后的行为，生化和电生理分析，用近红外光（808 nm）照射后，BP-Flu可以显着减少抑郁症的治疗时间。 同时，Flu的内在生物毒性也得到缓解。

Jin, L., Hu, P., Wang, Y., Wu, L., et al. Fast‐Acting Black‐Phosphorus‐Assisted Depression Therapy with Low Toxicity. Adv. Mater. 2019, 1906050.

https://doi.org/10.1002/adma.201906050