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  二維納米材料因其具有良好的機(jī)械柔性、優(yōu)異的導(dǎo)電性、廣譜光吸收、易功能化和大的比表面積體積比等特性，在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛的關(guān)注。黑磷（BP）作為后石墨烯時(shí)代典型的二維納米材料，自2014年首次剝離和“再發(fā)現(xiàn)”以來，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能在各科學(xué)技術(shù)學(xué)科中占據(jù)突出地位。獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)使BP具有不同于其他二維材料的優(yōu)異的力學(xué)、電導(dǎo)率、光學(xué)、熱電和拓?fù)涞刃阅�，從而�?strong>BP在儲能、催化、光電子、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

  在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用中，BP由于具備良好的體內(nèi)生物相容性、高載藥能力、優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)、良好的表面活性以及無毒的生物降解性而備受關(guān)注（Chemical Society Reviews 2019, 48(11): 2891-2912; Matter 2020, 2(2): 297-322; Chemical Society Reviews 2021, 50(4): 2260-2279）。近年來，BP基復(fù)合材料在抗腫瘤、抗菌、成骨、生物傳感器、傷口愈合、生物催化以及其他一些特殊的生物成像等方面的應(yīng)用也在迅速發(fā)展。與石墨烯類似，基于BP基材料同樣也是未來生物醫(yī)用領(lǐng)域的“明星”材料，但它們的實(shí)際應(yīng)用性仍然極具挑戰(zhàn)。推進(jìn)BP基材料實(shí)際應(yīng)用的最為有效途徑是在BP上錨定功能化輔助劑，以提高其性能、滿足某些特定的要求。因此，系統(tǒng)地揭示BP從單元素材料到復(fù)合材料的發(fā)展歷程、充分了解BP的生物效應(yīng)，將會有效地推進(jìn)基于BP材料未來在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

  近期哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院陶偉教授團(tuán)隊(duì)受邀在美國化學(xué)學(xué)會（ACS）的《Accounts of Materials Research》期刊上，發(fā)表題為“Black Phosphorus in Biological Applications: Evolutionary Journey from Monoelemental Materials to Composite Materials”的綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了黑磷從單元素二維材料到復(fù)合基材料的“進(jìn)化”旅程。該論文被評選為ACS Editors’ Choice - The entire ACS portfolio (>60 journals) only features one Editors’ choice article per day，同時(shí)在7月23日的issue中以正封面論文形式被編輯部推薦介紹。

圖1. 《Accounts of Materials Research》編輯部以正封面論文形式推介本文。圖像寓意：蝴蝶的主干為單質(zhì)BP材料的結(jié)構(gòu)，四片翅膀分別為小分子復(fù)合BP材料、金屬離子復(fù)合BP材料、金屬材料復(fù)合BP材料、以及凝膠復(fù)合BP材料。蝴蝶幼蟲長出翅膀進(jìn)化為成熟蝴蝶的過程寓意著黑磷單質(zhì)材料向黑磷復(fù)合材料“進(jìn)化”的過程，并且更加成熟、高效地應(yīng)用于各類生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用場景。

  該ACCOUNTS論文結(jié)合陶偉教授團(tuán)隊(duì)近年來在黑磷生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的系統(tǒng)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.）：從基于單質(zhì)BP的納米片可以通過活性氧（ROS）介導(dǎo)的機(jī)制選擇性地殺死腫瘤細(xì)胞闡述了BP在生理系統(tǒng)中的生物學(xué)效應(yīng)；到基于小分子藥物的BP復(fù)合材料和基于金屬或金屬離子的BP復(fù)合材料用于藥物遞送或腫瘤的診斷治療；以及基于水凝膠的BP復(fù)合材料在各類生物應(yīng)用（例如，骨再生、糖尿病足的治療及傷口愈合等）中的探討，詳細(xì)地討論了BP從單元素材料到復(fù)合材料在不同生物應(yīng)用中的演化歷程、以及BP與生物系統(tǒng)之間的相互作用。最后，文章還展望了基于輔助劑支持BP的復(fù)合材料的未來發(fā)展和挑戰(zhàn)、以及臨床應(yīng)用前景，為今后黑磷基復(fù)合材料的系統(tǒng)研究和應(yīng)用提供了一定的思考及建議。

圖2. 單元素BP材料和BP基復(fù)合材料在不同生物應(yīng)用中的示意圖。

  論文信息：

  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 

通訊作者簡介：

  陶偉，博士畢業(yè)于中國清華大學(xué)，現(xiàn)任美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院助理教授。研究方向主要是圍繞藥物載體和生物材料的研發(fā)及其廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用（如mRNA/siRNA等核酸遞送、腫瘤診斷治療、心血管疾病、創(chuàng)傷愈合及組織再生、感染或炎癥類疾病、糖尿病及其并發(fā)癥等的治療等）。陶博士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多種藥物遞送核心技術(shù)已獲系統(tǒng)性的專利、具有良好的產(chǎn)業(yè)化背景。近四年以第一作者以及通訊作者身份在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等期刊上發(fā)表論文50余篇，多數(shù)論文入選封面論文、Web of Science高被引論文或熱點(diǎn)論文。

  獲得美國METAvivor青年研究員獎、美國心臟協(xié)會合作科學(xué)獎、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院/布萊根婦女醫(yī)院納米醫(yī)學(xué)研究中心基金、系基礎(chǔ)科學(xué)基金、Khoury Innovation Award、Stepping Strong Breakthrough Innovator Award、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院助理教授啟動基金（Start-up Package）等項(xiàng)目資助。獲評《麻省理工科技評論》中國35歲以下科技創(chuàng)新35人（TR35）、微軟學(xué)術(shù)全球Top 5 Trending Authors in Nanotechnology以及Top Authors in Nanomedicine、Elsevier/Mendeley Data全球前2%頂尖科學(xué)家榜單（2019年度科學(xué)影響力排行榜）、Chemical Society Reviews（IF= 54.564）期刊Emerging Investigator、Materials Horizons（IF= 13.266）期刊Top 10 Outstanding Reviewers等獎項(xiàng)。同時(shí)，擔(dān)任Springer Nature & BMC旗下期刊Journal of Nanobiotechnology（IF= 10.435）副主編，Wiley旗下期刊Exploration副主編，Bioactive Materials（IF= 14.593）、Nano-Micro Letters（IF= 16.419）、Matter（Cell Press, IF= 15.589）等期刊Editorial/Advisory委員會成員，Bioactive Materials (IF= 14.593)、Acta Pharmaceutica Sinica B (IF= 11.413)等期刊客座編輯。

  課題組網(wǎng)頁：https://scholar.harvard.edu/wtao/openings 

  （課題組長期招聘聯(lián)合培養(yǎng)博士后、博士研究生，歡迎發(fā)信聯(lián)系、期待和大家一起進(jìn)步。）