Angew. Chem. Int. Ed.：化学修饰增强黑磷纳米片的生物相容性

【引言】

近年来，黑磷纳米片（BPs）拥有独特的超薄二维结构，高迁移率以及明显的光响应特征，在生物医药、肿瘤治疗、光声成像中应用广泛。然而，生物材料进入体内常遭到免疫系统的攻击，甚至引发炎症反应，严重者恐危及正常的组织器官。黑磷纳米片(BPs)作为一种新的生物材料，不可避免的受到该问题的制约，因而改善黑磷纳米片的生物相容性对于研究其更广泛的应用非常重要。

【成果简介】

近日，中国科学院生态环境研究中心江桂斌院士和中国科学院先进技术研究院的喻学锋研究员（共同通讯）在Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Improved Biocompatibility of Black Phosphorus Nanosheets by Chemical Modification”的研究论文，文中提出以TiL4修饰黑磷纳米片，并通过一系列的体内及体外实验探究了黑磷和经化学修饰后的黑磷纳米片的炎症反应及生物相容性的问题。体外实验证实TiL4@BPs可以减少巨噬细胞对其的吞噬，降低细胞毒性及炎症发生的可能性；体内的实验也表明经修饰后的TiL4@BPs并没有引发严重的免疫排斥反应，再一次证明TiL4修饰的黑磷纳米片良好的生物相容性，这一发现对黑磷纳米片应用于生物医学领域是很有意义的。

【图文导读】

图1：比较未修饰BP与TiL4@BP被264.7细胞摄取和积累水平

（a）暴露于细胞6小时后，BPs 或TiL4@BPs在细胞中的位置（红色标出）；

（b）10 µg/ml-1的BPs或TiL4@BPs处理J774A.1细胞24小时后，细胞的拉曼成像；

（c）中心25个随机挑选的经BPs或TiL4@BPs处理24小时后的细胞的拉曼光谱，其在463.3 cm^-1处拉曼信号强度的平均值被用于表示细胞的摄取水平。

图2：未修饰BPs和TiL4@BPs的细胞毒性

（a）孵育24小时后，通过ATP分析评估BPs和TiL4@BPs分别对264.7和J774A.1细胞的毒性；

（b）BPs和TiL4@BPs孵育6小时后，J774A.1细胞经Magic Red染色后显示的Cathepsin B的位置；

（c）10 µg/ml^-1的BPs孵育24小时经过和不经过Cyt D处理的J774A.1细胞的ATP含量比较；

（d）细胞经BPs或TiL4@BPs处理之后，培养基中TNF-α的浓度；

（e）24小时后，经Cyt D处理后测得的264.1细胞TNF-α的释放量。

图3：外周血细胞数目及细胞因子浓度的变化

（a）BPs，TiL4@BPs和PBS (空白对照)处理的小鼠在第1，7，28天死去时，外周血中WBCs, RBCs，中性粒细胞，淋巴细胞，血小板等细胞的数目；

（b）注射BPs或TiL4@BPs 1天后，小鼠血清中细胞因子的浓度。

图4：造血间隔和组织病理学的改变

（a）骨髓中成熟的骨髓细胞经CD11 b和Cr1染色后的流式细胞分析；

（b）脾脏中F4/80+/CD11b+ monocytes/monocyte的流式分析；

（c）处理7天和28天后，对肺部切片先用rat anti-mouse CD68进行免疫组化染色，后进行goat anti-rat Masson’s trichrome染色图片；

（d）处理28天后肺部Masson’s trichrome染色图片。

【小结】

本文通过比较未修饰BPs纳米片和修饰过的TiL4@BPs纳米片对细胞及小鼠的影响，证实了经过修饰的黑磷纳米片的生物相容性大大改善，为黑磷纳米片在生物医学领域的应用带来了福音。

文献链接：Improved Biocompatibility of Black Phosphorus Nanosheets by Chemical Modification ( Angew. Chem. Int. Ed. , 2017, DOI: 10.1002/anie.201706228)

本文由材料人编辑部生物材料组Jing供稿，材料牛编辑整理。

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