《Advanced Science》| MXene可用于肿瘤纳米治疗！

【文章概览】

这篇文章主要研究了二维材料在生物医学领域的应用，包括药物输送、生物传感、生物成像和组织工程等方面。文章还讨论了二维材料的制备方法、表面修饰和生物相容性等方面的问题。

【文章摘要】                                            

MXenes是一种新型的二维（二维）纳米材料，在生物方面显示出了巨大的应用潜力。值得注意的是，2Dmxene在纳米医学中的发展仍处于起步阶段。本文研究了一种独特的W1.33C i-MXene，具有多种治疗功能、快速生物降解和令人满意的生物相容性的i-MXene。通过设计平面有序（W2/3Y1/3）2AlC陶瓷和选择性蚀刻铝（Al）和钇(Y)元素，高效地制备了具有有序剥离的2D W1.33C i-MXene纳米片。特别是理论模拟结果表明，W1.33C i-MXene具有较强的近红外（NIR）吸光度优势。构建的超薄W1.33C纳米片具有优异的光热转换效果（NIR I为32.5%，NIR II为49.3%），具有良好的生物相容性和在正常组织而不是在肿瘤组织中快速降解。重要的是，W1.33C-BSA纳米片的多模态成像特性和光热消融性能在体外和体内都被系统地揭示和证明。通过转录组和蛋白质组测序，也揭示了W1.33C-BSA纳米片诱导的热疗消融的潜在机制和调控因素。这项工作提供了一个范例，即i-MXenes通过在原子尺度上的组合和结构设计来实现定制的生物医学应用程序。

 【实验方法】                                            

1. 透射电子显微镜（TEM）：用于观察二维材料的结构和形貌。

 2. 原子力显微镜（AFM）：用于研究二维材料的表面形貌和力学性质。

3. 拉曼光谱（Raman spectroscopy）：用于研究二维材料的晶体结构和化学成分。

4. X射线光电子能谱（XPS）：用于研究二维材料的化学成分和化学状态。 

5. 荧光光谱（fluorescence spectroscopy）：用于研究二维材料的光学性质和生物活性。

【应用领域】                                            

1. 药物输送：二维材料可以用作药物载体，提高药物的溶解度和生物利用度，降低药物的毒性和副作用。 

2. 生物传感：二维材料可以用作生物传感器的敏感元件，实现对生物分子的高灵敏度和高选择性检测。

3. 生物成像：二维材料可以用作生物成像的探针，实现对生物组织的高分辨率和高对比度的成像。

4. 组织工程：二维材料可以用作组织工程的支架材料，促进细胞生长和组织再生。  

【图文参考】   

【结论】

成功构建了独特的2D W1.33C纳米片（i-MXene），具有有序的剥离和良好的生物相容性/生物降解性，用于癌症纳米治疗。这些有趣的MXene纳米片已被证明在多模态成像（PA/CT/光热成像）和光子肿瘤热疗方面具有独特的PTA功能。利用理论模拟方法预测了具有强NIR吸收带的W1.33C纳米片。经牛血清白蛋白表面改性后，这些超薄的2D W1.33C-BSA纳米片具有较高的生物相容性、降解速度快和较高的光热转化效率。这些W1.33C-BSA纳米片可以迅速从正常器官中清除，但它们独特的ph响应特性允许它们在肿瘤部位富集并停留更长时间的时间。得益于W1.33C-BSA纳米片优越的x射线衰减能力和高NIR吸光度，显著增强了肿瘤的体内CT和PA多模态成像。W1.33C-BSA纳米片的体内PTT在肿瘤小鼠上进行了系统的评估。通过基因组学和蛋白质组学，还揭示了工程W1.33CBSA纳米片诱导PTT的潜在机制和调控因子。因此，这项工作大大扩展了基于i-mxene的纳米药物的生物医学应用。