納米材料光電子特性操控下的生物響應(yīng)研究取得系列進展
納米材料基于光電子特性所引發(fā)的生物體系信號響應(yīng)，正在成為當(dāng)前納米生物學(xué)研究領(lǐng)域的前沿?zé)狳c。明晰納米材料的能級結(jié)構(gòu)、界面電子傳輸及光控物種的形成規(guī)律，有助于操控納米-生物界面下的生物舉止和行為，從而有助于設(shè)計制備智能、安全、高效的納米系統(tǒng)，用于癌癥等重大疾病的診斷與治療。?
中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所張海元課題組近日報道了新型的硫化鉍金納米異質(zhì)材料，用于腫瘤的光熱微創(chuàng)治療。課題組通過深能級缺陷理論首次揭示了窄帶系硫化鉍納米材料區(qū)別于傳統(tǒng)材料等離子共振的光熱本質(zhì)，利用能級嵌入原理構(gòu)建的新型鉍金納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，能夠顯著提升深能級缺陷的密度，從而將硫化鉍納米材料的近紅外光熱轉(zhuǎn)換效率從33.6%提高到了51.1%，進一步的時空多樣性體內(nèi)體外生物信號檢測全方位驗證了其在腫瘤光熱消融治療中的安全性和高效性。研究成果作為VIP文章發(fā)表于近期的Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 246，并獲得Wiley官網(wǎng)特約撰稿人的重點推送及述評(http://newsroom.wiley.com/press-release/angewandte-chemie-international-edition/tumors-heat-new-method-more-effective-photothe)。?
課題組此前基于納米材料的光電子特性廣泛地拓展了其在生物體系中的應(yīng)用，取得了一系列的研究成果，包括利用錯位能級構(gòu)建納米材料用于皮膚癌的光動力治療（Small 2017, 13, 1603935）、利用晶面異質(zhì)特性構(gòu)建新型抗菌納米材料（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 5907）、闡明納米材料晶面原子排布特異性對生物安全性的潛在影響（ACS Nano 2016, 10, 6062）及通過能帶彎曲水平衡量納米材料的毒性引發(fā)強度（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6406）。?
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圖: 窄帶系Bi2S3-Au納米材料中的深能級缺陷（BiS和VS）能夠促進光生電子和空穴的非輻射復(fù)合，產(chǎn)生高密度聲子，引發(fā)光熱特性，刺激細胞熱休克蛋白的表達，誘導(dǎo)細胞凋亡，導(dǎo)致腫瘤的熱應(yīng)激損傷?
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