哈佛医学院陶伟教授团队《Acc. Mater. Res.》正封面论文：黑磷在生物医学应用中的“进化史

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二维纳米材料因其具有良好的机械柔性、优异的导电性、广谱光吸收、易功能化和大的比表面积体积比等特性，在基础研究和实际应用中得到了广泛的关注。黑磷（BP）作为后石墨烯时代典型的二维纳米材料，自2014年首次剥离和“再发现”以来，以其独特的结构和性能在各科学技术学科中占据突出地位。独特的几何结构和电子结构使BP具有不同于其他二维材料的优异的力学、电导率、光学、热电和拓扑等性能，从而使BP在储能、催化、光电子、生物医学等领域得到广泛应用。

在生物医学的应用中，BP由于具备良好的体内生物相容性、高载药能力、优异的光学性质、良好的表面活性以及无毒的生物降解性而备受关注（Chemical Society Reviews 2019, 48(11): 2891-2912; Matter 2020, 2(2): 297-322; Chemical Society Reviews 2021, 50(4): 2260-2279）。近年来，BP基复合材料在抗肿瘤、抗菌、成骨、生物传感器、伤口愈合、生物催化以及其他一些特殊的生物成像等方面的应用也在迅速发展。与石墨烯类似，基于BP基材料同样也是未来生物医用领域的“明星”材料，但它们的实际应用性仍然极具挑战。推进BP基材料实际应用的最为有效途径是在BP上锚定功能化辅助剂，以提高其性能、满足某些特定的要求。因此，系统地揭示BP从单元素材料到复合材料的发展历程、充分了解BP的生物效应，将会有效地推进基于BP材料未来在生物医学领域中的应用。

近期哈佛大学医学院陶伟教授团队受邀在美国化学学会（ACS）的《Accounts of Materials Research》期刊上，发表题为“Black Phosphorus in Biological Applications: Evolutionary Journey from Monoelemental Materials to Composite Materials”的综述文章，系统总结了黑磷从单元素二维材料到复合基材料的“进化”旅程。该论文被评选为ACS Editors’ Choice - The entire ACS portfolio (>60 journals) only features one Editors’ choice article per day，同时在7月23日的issue中以正封面论文形式被编辑部推荐介绍。

图1. 《Accounts of Materials Research》编辑部以正封面论文形式推介本文。图像寓意：蝴蝶的主干为单质BP材料的结构，四片翅膀分别为小分子复合BP材料、金属离子复合BP材料、金属材料复合BP材料、以及凝胶复合BP材料。蝴蝶幼虫长出翅膀进化为成熟蝴蝶的过程寓意着黑磷单质材料向黑磷复合材料“进化”的过程，并且更加成熟、高效地应用于各类生物医学应用场景。

该ACCOUNTS论文结合陶伟教授团队近年来在黑磷生物医学领域的系统性工作（PNAS 2020, 117(46): 28667-28677; Nature Communications 2020, 11(1): 2778; Nano Letters 2020, 20(5): 3943-3955; Advanced Materials 2017, 29(1): 1603276; etc.）：从基于单质BP的纳米片可以通过活性氧（ROS）介导的机制选择性地杀死肿瘤细胞阐述了BP在生理系统中的生物学效应；到基于小分子药物的BP复合材料和基于金属或金属离子的BP复合材料用于药物递送或肿瘤的诊断治疗；以及基于水凝胶的BP复合材料在各类生物应用（例如，骨再生、糖尿病足的治疗及伤口愈合等）中的探讨，详细地讨论了BP从单元素材料到复合材料在不同生物应用中的演化历程、以及BP与生物系统之间的相互作用。最后，文章还展望了基于辅助剂支持BP的复合材料的未来发展和挑战、以及临床应用前景，为今后黑磷基复合材料的系统研究和应用提供了一定的思考及建议。

图2. 单元素BP材料和BP基复合材料在不同生物应用中的示意图。

论文信息：

Ouyang J, et al. Black Phosphorus in Biomedical Applications: Evolutionary Journey from Monoelemental Materials to Composite Materials. Accounts of Materials Research 2021, 2(7): 489–500.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.1c00039

通讯作者简介：

陶伟，博士毕业于中国清华大学，现任美国哈佛大学医学院助理教授。研究方向主要是围绕药物载体和生物材料的研发及其广泛的生物医学应用（如mRNA/siRNA等核酸递送、肿瘤诊断治疗、心血管疾病、创伤愈合及组织再生、感染或炎症类疾病、糖尿病及其并发症等的治疗等）。陶博士团队研发的多种药物递送核心技术已获系统性的专利、具有良好的产业化背景。近四年以第一作者以及通讯作者身份在Nature Reviews Materials, Nature Reviews Cardiology, Science Translational Medicine, Nature Biomedical Engineering, Matter (Cell Press), PNAS, Nature Communications, Science Advances, Trends in Chemistry (Cell Press), Chemical Society Reviews, Accounts of Chemical Research, Angewandte Chemie, Advanced Materials等期刊上发表论文50余篇，多数论文入选封面论文、Web of Science高被引论文或热点论文。

获得美国METAvivor青年研究员奖、美国心脏协会合作科学奖、哈佛大学医学院/布莱根妇女医院纳米医学研究中心基金、系基础科学基金、Khoury Innovation Award、Stepping Strong Breakthrough Innovator Award、哈佛大学医学院助理教授启动基金（Start-up Package）等项目资助。获评《麻省理工科技评论》中国35岁以下科技创新35人（TR35）、微软学术全球Top 5 Trending Authors in Nanotechnology以及Top Authors in Nanomedicine、Elsevier/Mendeley Data全球前2%顶尖科学家榜单（2019年度科学影响力排行榜）、Chemical Society Reviews（IF= 54.564）期刊Emerging Investigator、Materials Horizons（IF= 13.266）期刊Top 10 Outstanding Reviewers等奖项。同时，担任Springer Nature & BMC旗下期刊Journal of Nanobiotechnology（IF= 10.435）副主编，Wiley旗下期刊Exploration副主编，Bioactive Materials（IF= 14.593）、Nano-Micro Letters（IF= 16.419）、Matter（Cell Press, IF= 15.589）等期刊Editorial/Advisory委员会成员，Bioactive Materials (IF= 14.593)、Acta Pharmaceutica Sinica B (IF= 11.413)等期刊客座编辑。