从黑磷到紫磷，磷基材料为何惊艳生物医学领域？

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近年来，磷基二维材料已成为生物医学领域的研究热点。作为最热门的磷的同素异形体，黑磷（BP）纳米片兼具良好生物相容性与可降解性，近红外光热转换性能突出，可调控细胞行为、清除活性氧，在氧化应激相关疾病治疗中优势显著。同为磷的新型二维材料，紫磷（VP）因带隙可调、稳定性与生物安全性更优，在抗菌、抗肿瘤、生物传感及疾病诊断等方向展现出巨大应用潜力。

本期小丰整理了3篇相关前沿进展，一起来看看吧~

Small

黑磷纳米片基多功能水凝胶加速慢性复杂骨缺损修复

持续存在的氧化损伤和延长的炎症过程深刻影响骨缺损的愈合过程，这种情况在骨关节炎、骨质疏松症、糖尿病患者中普遍存在。因此迫切需要构建一种具有多种功能的、可控的综合治疗平台以逆转复杂的病理微环境，促进糖尿病性骨再生。

期刊Small报道研究人员开发了一种近红外光驱动的多功能可生物降解的天然多酚衍生黑磷纳米片（BPAC）水凝胶系统，该系统具有温和的光热治疗活性和强大的促愈合能力，可用于程序化调控再生微环境。

具体而言，研究人员首先制备了一种经金属酚醛网络系统修饰的天然多酚衍生黑磷纳米片，然后将其引入由羧甲基壳聚糖和明胶组成的水凝胶基质中，旨在恢复免疫稳态并促进糖尿病性骨缺损愈合。受贻贝启发的金属-酚网络系统（即铜-多酚配位）具有强大的抗氧化和抗炎特性，被用作“结构稳定剂和功能护甲”，赋予原始黑磷纳米片卓越的抗氧化效应、免疫调节能力和促骨生成能力。此外，高表面密度的醛基、邻苯二酚基团和Cu2+使得黑磷纳米片能够作为多位点锚定剂，通过动态可逆的金属离子配位键和席夫碱键，与明胶/羧甲基壳聚糖聚合物网络进一步交联。

所得复合材料呈现出类似于骨细胞外基质的孔隙微结构，并具有出色的可注射性、生物降解性、改善的机械性能以及优异的光热效应。所得的可注射水凝胶系统通过施加按需的温和光热刺激，可控地释放功能药物和离子（即多酚、Cu2+和 PO43-），为整合的炎症/免疫调节、血管再生、原位干细胞募集、成骨分化以及骨矿化和重塑提供了有利的微环境。体内外实验验证了GC/BPAC水凝胶与按需温和热刺激协同作用，在糖尿病炎症条件下协调骨微环境和促进组织再生过程方面具有巨大的治疗潜力，有效重塑再生微环境并加速骨愈合。

该项研究所开发的受天然多酚启发的黑磷基多功能水凝胶，在治疗由糖尿病引起的骨缺损和炎症性疾病方面具有重要潜力，同时也为未来设计具有增强治疗性能的先进生物材料提供了一条创新途径。

文中使用制备黑磷纳米片使用的黑磷晶体来自先丰纳米。

文献名称：Polyphenol-Derived Nanoarmor-Functionalized Photothermal Hydrogel Platform for Programmed Modulation of the Regenerative Microenvironment and Bone Defect Healing

Advanced Functional Materials

缺氧缓解型紫磷光动力水凝胶，彻底激活抗肿瘤免疫

近年来，光动力治疗（PDT）已成为一种前景广阔、微创的抗肿瘤方法，能够通过产生活性氧（ROS）直接诱导肿瘤细胞死亡并促进免疫原性细胞死亡（ICD）。然而，TME固有的缺氧特性严重削弱PDT的疗效。

期刊Advanced Functional Materials报道研究人员开发了一种全功能免疫水凝胶（AV@PFgel），该平台将缺氧缓解、铁死亡诱导和紫磷纳米片（VPN）介导的光动力疗法协同整合于单一治疗体系中，从而增强抗肿瘤免疫。

在该项工作中，研究人员以聚二甲双胍为骨架，通过Fe3+配位键与席夫碱双交联构建，负载阿克拉霉素 / 紫磷纳米片复合物得到水凝胶AV@PFgel。该水凝胶可注射、自修复，在肿瘤弱酸性环境下可响应降解，缓慢释放聚二甲双胍、Fe3+和阿克拉霉素/紫磷纳米片。

该体系中，紫磷纳米片在660nm激光下作为光敏剂产生活性氧，直接杀伤肿瘤并诱发免疫原性细胞死亡；Fe3+被还原为 Fe2+，通过芬顿反应分解肿瘤内H2O2产氧、缓解缺氧，同时引发铁死亡，加剧脂质过氧化与细胞膜破裂；阿克拉霉素抑制HIF-1α，阻断缺氧相关免疫抑制通路，下调PD-L1。

值得注意的是，AV@PFgel能将TME重编程为免疫激活状态，引发持久的局部和全身抗肿瘤免疫应答。实验表明，单次瘤内注射AV@PFgel联合常规激光照射，其可激活CD8+T细胞、促肿瘤巨噬细胞极化，抑制调节性T细胞，显著抑制三阴性乳腺癌的原发灶和转移灶，彰显其在长期癌症免疫治疗中的转化潜力。

该项研究提出了一种多功能集成策略，既能克服缺氧屏障，又可协同激活先天性与适应性免疫应答，为提升疗效持久性的先进癌症免疫治疗开辟了新路径。

文献名称：Immune-Engineered Hydrogels Combat Orthotopic and Metastatic Cancer via Hypoxia-Relieved Photodynamic Therapy and Ferroptotic Cell Death

Chemical Engineering Journal

黑磷量子点通过Notch1通路调控炎症和神经干细胞分化治疗脊髓损伤

脊髓损伤（SCI）是一种严重的神经系统疾病，具有高死亡率和高致残率的特点。目前，尚缺乏能够显著促进脊髓损伤后功能恢复的有效疗法。近年来，一些生物活性材料能够调控干细胞分化，引起了研究者的广泛关注。黑磷作为一种仅由磷原子构成的简单材料，在调控干细胞分化方面展现出巨大潜力。

期刊Chemical Engineering Journal报道研究人员提出利用黑磷量子点处理神经干细胞，他们通过抑制Notch1受体来促进其向神经元分化并调节小胶质细胞炎症，从而在移植后有效促进脊髓损伤的修复与功能恢复。

研究发现，经黑磷量子点（BPQDs）处理的神经干细胞（NSCs）能够显著促进脊髓损伤修复，且对小鼠器官无毒性副作用。在体外实验中，BPQDs能够抑制膜受体Notch1，从而促进NSCs向神经元分化。此外，抑制Notch1还能有效抑制脂多糖（LPS）诱导的小胶质细胞炎症反应。这表明Notch1可能是实现脊髓损伤多层次修复的一个关键交叉靶点。

进一步的体内实验表明，NSCs移植联合BPQDs治疗能有效促进脊髓损伤小鼠的神经再生和功能恢复。这说明BPQDs从多个方面和角度对脊髓损伤具有综合性的修复作用。因此，该研究证实，NSCs移植联合BPQDs可能是一种治疗脊髓损伤的有效且前景广阔的策略。

文章中制备黑磷量子点使用的黑磷晶体来自先丰纳米。

文献名称：Black phosphorus quantum dots regulate inflammation and neural stem cells differentiation via Notch1 signaling through cell adhesion

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