一种功能化的黑磷异质结及其制备方法与应用

本发明涉及生物医学材料，具体涉及一种功能化的黑磷异质结及其制备方法与应用。

背景技术：

1、膀胱癌(bladder cancer，bc)是世界范围内备受关注的泌尿生殖系统恶性肿瘤之一。近年来，其发病率持续上升，复发率高，患者的生活质量差，每年约有43万新诊断病例和超过16.5万人死亡，已成为严重的公共卫生问题。根据2020年欧洲泌尿外科学会(eau)指南，膀胱癌的治疗手段主要包括手术治疗、化疗药物灌注、靶向药物治疗等。尽管膀胱癌的治疗方法多样，但其防治膀胱癌转移和复发的效果不佳。因此，寻找一种膀胱癌治疗新策略，有效防止膀胱癌的转移和复发具有十分重要的临床价值和科学意义。

2、声动力治疗(sonodynamic therapy，sdt)是一种在无创条件下利用超声波(us)激发聚集于肿瘤细胞的声敏剂，使其发生超声化学反应产生单线态氧(1o2)，造成肿瘤细胞死亡的一种治疗方法。与传统的治疗手段相比，sdt被认为是一种高效的非侵入性癌症治疗方式之一，超声辐射可以穿透数十厘米厚的软组织，从而不需要内窥镜或其他膀胱内干预手段。但是，现有的声敏剂仅限于有机染料(如卟啉)或tio2衍生的纳米材料，它们往往稳定性差或产生1o2的效率低。因此，发展生物相容性好，声敏效率高，稳定性好，作用原理清楚的纳米声敏剂是目前声动力治疗的研究热点。

3、黑磷(black phosphorus，bps)作为一类具有高效单重态-三重态交叉和长寿命(长达100μs)激发三重态的二维半导体，这有助于它们与氧相互作用生成1o2，具有很好的声敏效果。同时也因其具有良好的生物相容性和可降解性，其代谢产物为无毒的磷酸盐和膦酸盐，近年来受到了研究者的极大关注。但是黑磷在声动力治疗的应用中也面临一些亟需解决的问题：黑磷表面含有孤对电子，与空气和水接触易被氧化。常规的稳定黑磷的方法，例如表面修饰法和掺杂法需要复杂的操作，且难以同时实现稳定黑磷和使黑磷探针具有高分辨、高效率肿瘤诊疗的双重目的。此外，黑磷本身不具备成像能力，膀胱镜检虽然能够精确诊断非肌层浸润性膀胱癌，但是对电切手术残留或者发生转移的膀胱癌的诊断显得不足，且膀胱镜检会给病人带来一定的痛苦。fese2是具有较好的顺磁性和生物相容性的过渡金属硫族化合物，可以用于核磁成像。但是，单独的fese2纳米粒子在空气中也容易被氧化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种功能化的黑磷异质结及其制备方法与应用。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：提供一种功能化的黑磷异质结，包括二硒化铁和黑磷；所述二硒化铁和所述黑磷通过p-se键形成黑磷异质结。本申请发明人研究发现，fese2能够与bp通过p-se键形成异质结，利用两种材料之间的电子转换，使bp和fese2相互稳定，延缓二者的降解时间并显著提高bp的声敏效率，而且能够使黑磷具备核磁成像能力，进而能够充分利用该黑磷异质结的mr成像能力，判断纳米药物在膀胱肿瘤部位的累积和渗透情况，从而指导给药剂量和给药周期，实现成像引导的给药的目的，达到更好的诊疗效果；通过p-se键合成bfese2异质结构，实现t2加权成像引导的sdt。黑磷异质结经超声辐照后，fese2与bp的电子-空穴对的有效分离能够显著增强超声空化效应进而提高声敏效率，对肿瘤细胞产生显著的抑制作用，有效减少膀胱癌的转移和复发。

3、作为本发明所述功能化的黑磷异质结的优选实施方式，所述二硒化铁和黑磷的质量比为二硒化铁：黑磷＝1：1～5：1。本申请发明人研究发现，二硒化铁和黑磷的质量比对制备得到的黑磷异质结的ros的产生有很大的影响，当二硒化铁和黑磷的质量比为1：1～5：1，其ros的产生更显著。

4、本发明还提供所述的功能化的黑磷异质结的制备方法，包括以下步骤：在n2保护下，将二硒化铁乙醇溶液加入黑磷乙醇溶液中，搅拌反应后离心得沉淀物；再用壳聚糖溶液重悬沉淀物，搅拌反应后离心得所述功能化的黑磷异质结。

5、作为本发明所述功能化的黑磷异质结的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中的黑磷为黑磷纳米薄片。

6、本发明还提供所述的功能化的黑磷异质结在制备声敏剂中的应用。本发明采用fese2与bp通过p-se键构成高稳定性的黑磷异质结，黑磷异质结经超声辐照后，fese2与bp的电子-空穴对的有效分离能够显著增强超声空化效应进而提高声敏效率。

7、本发明还提供一种声敏剂，所述声敏剂包括所述的功能化的黑磷异质结。

8、一种mri试剂，所述mri试剂包括所述的功能化的黑磷异质结。

9、本发明的黑磷异质结采用fese2与bp通过p-se键构成，具有高稳定性，并具有体内mr成像功能。

10、本发明还提供所述的功能化的黑磷异质结在肿瘤声动力治疗中的应用。

11、本发明还提供所述的功能化的黑磷异质结在制备抗肿瘤药物中的应用。

12、本发明通过p-se键合成bfese2异质结构，实现t2加权成像引导的sdt；黑磷异质结经超声辐照后，fese2与bp的电子-空穴对的有效分离能够显著增强超声空化效应进而提高声敏效率，对肿瘤细胞产生显著的抑制作用，有效减少膀胱癌的转移和复发。

13、作为本发明所述应用的优选实施方式，所述肿瘤包括膀胱癌。

14、本发明的有益效果：本发明首次利用bp和fese2制备了一种功能化的黑磷异质结，其具有高稳定性，高生物相容性，高效声敏效率；本发明的功能化的黑磷异质结具有体内mr成像功能，能够引导膀胱癌治疗；本发明的黑磷异质结经超声辐照后，fese2与bp的电子-空穴对的有效分离能够显著增强超声空化效应进而提高声敏效率，能够实现高效声动力治疗，增强免疫浸润，并对肿瘤细胞产生显著的抑制作用，有效减少膀胱癌的转移和复发。

技术特征：

1.一种功能化的黑磷异质结，其特征在于，包括二硒化铁和黑磷；所述二硒化铁和所述黑磷通过p-se键形成黑磷异质结。

2.根据权利要求1所述的功能化的黑磷异质结，其特征在于，所述二硒化铁和黑磷的质量比为二硒化铁：黑磷＝1：1～5：1。

3.根据权利要求1～2任一项所述的功能化的黑磷异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在n2保护下，将二硒化铁乙醇溶液加入黑磷乙醇溶液中，搅拌反应后离心得沉淀物；再用壳聚糖溶液重悬沉淀物，搅拌反应后离心得所述功能化的黑磷异质结。

4.根据权利要求3所述的功能化的黑磷异质结的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的黑磷为黑磷纳米薄片。

5.权利要求1～2任一项所述的功能化的黑磷异质结在制备声敏剂或mri试剂中的应用。

6.一种声敏剂，其特征在于，所述声敏剂包括权利要求1～2任一项所述的功能化的黑磷异质结。

7.一种mri试剂，其特征在于，所述mri试剂包括权利要求1～2任一项所述的功能化的黑磷异质结。

8.权利要求1～2任一项所述的功能化的黑磷异质结在肿瘤声动力治疗中的应用。

9.权利要求1～2任一项所述的功能化的黑磷异质结在制备抗肿瘤药物中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，所述肿瘤包括膀胱癌。

技术总结
本发明公开了一种功能化的黑磷异质结及其制备方法与应用，涉及生物医学材料技术领域。本发明的功能化的黑磷异质结包括二硒化铁和黑磷；所述二硒化铁和所述黑磷通过P‑Se键形成黑磷异质结。本发明首次利用BP和FeSe<subgt;2</subgt;制备了一种功能化的黑磷异质结，其具有高稳定性，高生物相容性，高效声敏效率；本发明的功能化的黑磷异质结具有体内MR成像功能，能够引导膀胱癌治疗；本发明的黑磷异质结经超声辐照后，FeSe<subgt;2</subgt;与BP的电子‑空穴对的有效分离能够显著增强超声空化效应进而提高声敏效率，能够实现高效声动力治疗，增强免疫浸润，并对肿瘤细胞产生显著的抑制作用，有效减少膀胱癌的转移和复发。

技术研发人员：刘宏星,吴思丞,李冠霖
受保护的技术使用者：广州医科大学附属第一医院（广州呼吸中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5