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    Chemical Reviews发表曲广波等在黑磷性质-活性关系的综述
    2020-03-04 | 编辑: | 【 】【打印】【關閉

      作为单元素二维半导体,黑磷具有高迁移率、各向异性、可调带隙等独特性能,黑磷纳米材料在催化能源、光电器件、生物医学和阻燃剂等领域具有广泛的应用前景。然而,目前对黑磷与生物系统的相互作用规律和机制的研究十分欠缺,这限制了黑磷纳米材料的高效和广泛应用。基于近年来的研究基础,中國科學院生态环境研究中心江桂斌课题组曲广波等与深圳先进技术研究院喻学锋团队合作,撰写了题为“Property-Activity Relationship of Black Phosphorus at the Nano?Bio Interface: From Molecules to Organisms”(黑磷纳米生物界面的性质-活性关系:从分子到生命体)的综述。该文章作为封面文章发表于化学领域的权威刊物《Chemical Reviews》。

      在黑磷的應用過程中,黑磷在生物體及微環境中形成了相互作用的複雜界面。黑磷-生物界面的本質是在黑磷表面和生物分子或結構表面之間形成的動態接觸部位,這些區域大多存在于在含氧和水的生物微環境中。根據生物界面的複雜程度,黑磷-生物界面可分爲黑磷-液體、黑磷-分子、黑磷-生物結構、黑磷-細胞和黑磷-生物個體等多個層次的界面(圖1)。進入生物體後,明確黑磷與生物系統在黑磷-生物界面上的相互作用方式對于研究其生物效應與醫學應用十分重要。這種相互作用這直接影響其在組織中的累積和分布、細胞特異性吞噬與亞細胞的定位以及後續觸發的生物學效應。因此,深入理解黑磷-生物界面及其相互作用是提高其應用效率和降低其負面影響的前提。

    圖1:黑磷-生物系統界面及其相互作用示意圖。

      本綜述系統討論了在黑磷納米材料(黑磷烯)的物理化學特性、界面性質及其相關的生物效應。除總結了在黑磷-生物界面上形成的相互作用方式外,還綜述了黑磷應用過程中可能的多種暴露方式以及進入體內後的生物分布、細胞攝入與細胞內分布。總結了黑磷引起的多種生物效應以及基于效應調控的醫學應用。綜述同時討論了黑磷的環境行爲和其進入環境後引起的潛在的環境風險。基于對黑磷-生物界面知識的積累與其生物效應的分子機制,研究團隊還綜述了黑磷納米材料的安全設計方法和改變黑磷界面理化性質的策略。特別是如何增強黑磷的化學穩定性和調節黑磷-生物相互作用等,這是影響黑磷生物效應的關鍵。這篇綜述有助于研究者深入理解黑磷-生物界面、生物活性、應用中面臨的挑戰和相應策略,這些方法將有效促進黑磷這一新型二維納米材料在各個領域的探索和實際應用。

      論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.chemrev.9b00445。

     

    環境化學與生態毒理學國家重點實驗室

    2020年3月4日

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