近日，本课题组在基于半导体黑磷的放疗增敏剂设计上获得新突破，在国际著名期刊《ACS Nano》杂志（2021, 15, 3047-3060，杂志影响因子为14.588）发表了题为“Coordination-Driven Enhancement of Radiosensitization by Black Phosphorus via Regulating Tumor Metabolism”的研究成果。暨南大学为该研究的唯一完成单位，暨南大学附属第一医院（华侨医院）博士后研究员陈樑和暨南大学陈晓丹副教授为文章的共同第一作者，暨南大学陈填烽教授为论文的独立通讯作者。

 黑磷（Black Phosphorus, BP）作为单质磷中最稳定的同素异形体具有大的比表面积、生物降解性、可调节的禁带宽度等优点，在光电、能源、电池以及催化等领域应用广泛。随着纳米技术的高速发展，黑磷在肿瘤光热治疗和光动力治疗中展现出巨大的潜力。黑磷在黑暗环境下表现出来良好的生物安全性和生物相容性，而经不同波长的激发光照射后，黑磷可以增加体系中活性氧的生成，如550nm下促进三线态氧到单线态氧的转化，而450nm时促进羟基自由基产生。然而传统的激光容易被机体的组织吸收，到达病灶部位的激光不足以激活黑磷的抗肿瘤活性。本课题在前期研究中发现黑磷在低剂量X射线照射下可以产生大量的单线态氧，具有一定的放疗增敏潜力。但是其稳定性差、无选择性和低的X射线质量衰减系数等缺点，均不利于黑磷在放疗中的应用。因此，发展功能化黑磷纳米材料在临床应用中具有重要意义。

图1 配位修饰纳米体系RGD-Ir@BP的设计及其放疗增敏作用机理

为了解决上述问题，暨南大学陈填烽教授团队制备了一种由配位驱动修饰的黑磷纳米材料（RGD-Ir@BP）用于肿瘤放疗增敏。这种放疗增敏剂具有更好的光电性能，其光触发电流提高到0.06 nA，放疗活性提高了14倍，安全指数达到144，这种配位驱动的表面修饰为改善半导体材料的放疗活性提供了新的思路（图1）。铱配合物自身不具有放疗增敏能力，但通过配位键结合到黑磷表面可以降低其禁带宽度，提高其阻抗、光触发电流以及载流子动力学，最终提高X射线引起的活性氧产生，实现更高效的肿瘤放射治疗。而且，铱配合物还可以与RGD肿瘤靶向多肽共价结合，提高纳米体系对肿瘤细胞的选择性。可见，配位修饰的策略是改善黑磷等半导体材料其放疗增敏能力的理想方法。

图2、黑磷纳米药物的放疗增敏机制  (a)(b)(c) RGD-Ir@BP在放疗作用下的EPR光谱。(d) RGD-Ir@BP在放疗下的活性氧产率。(e) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的禁带宽度变化。(f) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的阻抗变化。 (g) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的光电流变化。 (h)(i)(j)(k) 铱配合物修饰后RGD-Ir@BP的瞬态吸收光谱变化。 (l) RGD-Ir@BP的放疗增敏机理。

陈填烽教授团队一直致力于靶向化学创新药物的应用研究，获得万人计划青年拔尖人才项目、国家863计划、国家自然科学基金项目及广东省自然科学杰出青年基金等项目的资助。以通讯作者Cell子刊Matter、Science Advances、JACS、Angew Chem Int Ed、Adv Funct Mater及ACS Nano等IF>10主流杂志发表论文超过45篇，封面论文30篇，h-index 57，申报中国专利55项，实现技术成果转化12项，产生了重要的经济及社会效应，以第一完成人获得2020年中国抗癌协会科技二等奖、2018年中华医学科技奖青年科技奖及2018广东省自然科学二等奖等多项科技奖励。

论文信息：Leung Chan^#, Xiaodan Chen^#, Pan Gao, Jun Xie, Zhongyang Zhang, Jianfu Zhao, Tianfeng Chen*. ACS Nano, 2021, 15, 3047-3060.

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09454