研究背景
近年来锡（Sn）由于其灵活可变的价态使其发展成不同类型的锡基材料，广泛应用于生物医学、传感器、光电子、催化等各个领域。特别是其在生物学方面受到了极大的关注，被发现具有良好的抗肿瘤活性，可以参与核酸和蛋白的合成，也可以参与一些酶的生物反应等。2D Sn作为一种典型的二维拓扑材料，与氧化锡、氧化锡等锡基的材料有很大的不同，其具有特定的物理化学特性，如可调谐的禁带、手性相、强自旋轨道耦合以及通过其稳定的屈曲结构产生的量子自旋霍尔效应等。目前，有效制备2D Sn 仍面临着处于优化形态、量产、小型化的阶段，而“锡疫”现象使得大块Sn在超低温下通过外力剥落成二维SnNSs具有无限的可能。在此，通过联合经典的自上而下的液相剥离法和超低温剥离法相结合的方法制备得到了2D Sn纳米片，可以作为光子纳米药物有效地消除肿瘤。
图1. SnNSs@PEG的制备示意图及其作为光子纳米药物发挥抗肿瘤作用的原理图
本文亮点
1、采用低温剥离和液相剥离相结合的方法制备了2D Sn纳米片(SnNSs)；
2、功能化的2D SnNSs具有良好的稳定性、优异的生物相容性、较高的光热转换效率和多模式成像能力；
3、2D SnNSs的优越性能使其可以作为精确有效的癌症治疗的光子纳米药物。
内容简介
锡(Sn)是千百年来最常用的金属元素之一，是一种环保、无毒、抗菌、净化、保鲜、生命系统中不可缺少的微量元素，已广泛应用于人们的日常生活和工业应用，如研制餐具、食品包装箔、食品防腐膜等，且在人体中发挥着必不可少的作用，对人的生理活动和维护人体健康有着重要的影响。但由于缺乏合适和有效的制备锡基生物材料的方法，锡基生物材料在生物医学领域的应用潜力仍然很大。
本课题组与哈佛大学医学院陶伟教授，中南大学刘又年教授合作，受到“锡疫”现象的启发，开发了一种超低温剥离和液相剥离相结合的新方法，成功地制备了二维(2D) Sn纳米片(SnNSs)。所得SnNSs具有典型的片状结构，平均尺寸为~ 100 nm，厚度为~ 5.1 nm。PEG修饰后得到的SnNSs (SnNSs@PEG)具有良好的稳定性、优越的生物相容性和优异的光热性能，可作为强大的光热试剂用于多模态成像(荧光/光声/光热成像)引导光热消除癌症。此外，第一原理密度泛函理论计算研究还揭示了SnNSs的光热机制，说明了SnNSs的光热转换效应主要来自于上下层的自由电子跃迁。这项工作不仅介绍了一种制作2D SnNSs的新方法，而且为开发基于SnNSs光子纳米药物的癌症治疗奠定了基础。
图2. 制备得到的SnNSs和SnNSs@PEG的表征。a) SnNSs的TEM图像。b) SnNSs的HRTEM图像。c) SnNSs的AFM图像。d) SnNSs的厚度剖面。e) SnNSs XPS谱。f) Sn 3d的XPS谱。g) SnNSs和SnNSs@PEG的XRD谱图。SnNSs和SnNSs@PEG的红外光谱。i) 大块Sn, SnNSs和SnNSs@PEG的拉曼光谱。
陈填烽教授课题组一直致力于肿瘤靶向化学创新药物与诊疗应用的研究，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、国家科技支撑计划及广东省自然科学杰出青年基金等项目的资助。先后入选了教育部新世纪优秀人才支持计划（2010）、国家863青年科学家（2013）、广东省杰出青年基金项目（2013）、霍英东青年教师奖（2014）及万人计划青年拔尖人才（2015）。近五年以通讯作者在Matter、Science Advances、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.及ACS Nano等本领域主流杂志发表论文超过250篇，其中IF>10有36篇，封面论文38篇，h-index 55，申报中国专利54项，授权美国专利1项，实现技术成果转化12项。担任第六届国际硒研讨会主席、第一届国际富硒产业联盟大会主席。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、2018广东省自然科学二等奖、2017广东省科技进步三等奖、2017中国产学研创新成果奖、2015广州市科技二等奖、2016首届中国创新大赛优秀奖、2014第三届金博奖及2012第七届国际发明展览会银奖，推动了硒化学在生物医药领域的应用。
论文信息：Jiang Ouyang, Ling Zhang, Leijiao Li, Wei Chen, Zhongmin Tang, Xiaoyuan Ji, Chan Feng, Na Tao, Na Kong, Tianfeng Chen*, You-Nian Liu*, Wei Tao*，
Cryogenic Exfoliation of 2D Stanene Nanosheets for Cancer Theranostics, Nano-Micro Letters 11, 101 (2019).
论文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-021-00619-1