【期刊】黑银@多枝杈金用于肿瘤光热治疗

英文原题：Black Silver Nanocubes@Amino Acid-Encoded Highly Branched Gold Shells with Efficient Photothermal Conversion for Tumor Therapy

通讯作者：王继乾，中国石油大学（华东），重质油国家重点实验室，生物工程与技术中心

作者：Wenliang Liu (刘文亮), Yan Wang (王燕) , Yuqi Wang (王宇琦), Xiaohan Li (李晓晗), Kai Qi (祁凯), Jiqian Wang (王继乾), Hai Xu (徐海)

背景介绍

肿瘤是威胁人类健康最严重的疾病之一。目前临床上治疗肿瘤的常规手段有手术治疗、放疗、化疗等方法，但是普遍都存在高毒性、低效能、高耐药性、易造成免疫功能衰退等缺点。光热治疗（PTT）是一种物理疗法，通过吸收近红外光区的光辐射转化为热能，使局部温度升高，从而依赖热消融有效杀死肿瘤细胞，这种方法具备作用于局部、低毒性、无耐药性等优点。随着纳米材料的发展，已经有许多种类的纳米材料如碳材料、过渡金属硫化物、聚合物颗粒、金纳米颗粒等应用于肿瘤光热治疗，其中金纳米颗粒凭借形态多样、有良好的生物相容性并易于修饰和功能化而受到众多学者的广泛关注。现有技术制备的绝大多数金纳米颗粒的形貌为棒状、块状、片状，这些常规形貌的金纳米颗粒的吸收和散射截面在共振频率同时达到最大值时，会导致大量的光从等离子体加热系统中散射出来，从而降低光热转换效率；另外，虽然可以通过调控颗粒大小来调控金纳米颗粒的最大吸收峰的位置，但是最大吸收峰位置往往不处于近红外光区，且吸收峰较窄，致使对808nm近红外光的吸收不够同时导致低的光热转换效率。因此，需要开发一种新的宽波段高吸收金纳米材料实现高效肿瘤光热治疗。

图1.L/D-CAg@Au设计、合成路径和光热治疗示意图

文章亮点

近日，中国石油大学（华东）王继乾教授在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了高效光热转换的黑银@多枝杈金用于肿瘤光热治疗的研究。研究人员利用银纳米立方体为核心，通过氨基酸诱导一层枝杈状的纳米金生长在银纳米立方体上，得到了一种银纳米立方@枝杈状纳米金核壳结构，依赖于双金属之间存在的晶格畸变、协同效应和配位效应，获得了优异的物理化学性质，在减少金用量的同时又保持了稳定和高效的光热转化效率。

图2.材料的透射电镜图

银纳米立方@枝杈状纳米金核壳结构具有类似黑体的性质，极小的散射截面可以捕获所有的光辐射，不区分波长、角度和偏振，并将其转化为热能，在紫外可见近红外光谱上表现为可见光区至近红外光区的宽波段高吸收，对光的宽波段高吸收表现为高光热转换效率，其中D-CAg@Au的光热转换效率最高（87.28%）。

图3.材料的光热转换结果图

基于高光热转换效率，即使在1W cm^-2的低功率照射及25μg mL^-1的低浓度下，D-CAg@Au仍然表现出良好的体外光热治疗肿瘤效果，并且D-CAg@Au同样表现出良好的生物相容性。在实验组小鼠上，体内光热治疗肿瘤的效果也同样得到了验证。

图4. 材料体外体内光热治疗肿瘤效果图

总结/展望

本工作构建了类似黑体的宽波段高吸收银纳米立方@枝杈状纳米金核壳结构，并对材料的化学组成、晶体结构、生长机理进行了详细的研究与讨论。D-CAg@Au具有高的光热转换效率87.28%，分别通过体内和体外实验证明了其良好的生物相容性以及光热治疗肿瘤效果。该工作可以为设计制备类似黑体的宽波段高吸收的纳米材料提供基础，也促进了纳米材料在肿瘤治疗中的后续发展。

相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，中国石油大学（华东）博士研究生刘文亮为文章的第一作者， 王继乾教授为通讯作者。

通讯作者信息

王继乾 教授

王继乾，中国石油大学（华东）化学化工学院教授，博士生导师。2006年在中国石油大学（华东）化学工程与技术专业博士毕业，2011年-2013年在英国曼彻斯特大学访学。近年来主要致力于生物分子自组装与相关表界面科学问题的基础理论与技术开发研究，包括短肽自组装机制及调控、DNA分子自组装、生物聚合物制备与应用、生物表面活性剂开发与应用等研究方向。主持多项国家自然科学基金面上，国家自然科学基金重点项目。累计在J. Am. Chem. Soc.，Nat. Commun.，ACS Nano等期刊发表100余篇学术论文，授权发明专利二十余项。

课题组网页： 

https://www.x-mol.com/groups/jiqian

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ACS Applied Materials & Interfaces. 2022, ASAP

Publication Date:December 20,2022

https://doi.org/10.1021/acsami.2c14436

Copyright © 2022 American Chemical Society

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