二维过渡金属硫族化合物在生物医学中的应用

doi:10.6023/A15040283

摘要/Abstract

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯纳米材料发展之后一类新型的二维纳米材料. 由于其特殊的物理化学性质, TMDs二维纳米材料在能源、光电器件、催化反应等多个领域引起了人们广泛的研究兴趣. 近年来这类材料在纳米生物医学方面也得到人们广泛的关注. 这篇综述简单介绍TMDs二维层状纳米材料的制备、表面修饰、生物成像、肿瘤治疗和毒理学研究, 并对二维TMDs纳米材料未来在生物医学领域的发展做出展望.

关键词: 二维纳米材料, 过渡金属硫族化合物, 制备, 修饰, 生物成像, 肿瘤治疗, 生物安全性

Transitional metal dichalcogenides (TMDs) nanosheets are a new kind of two-dimensional nanomaterials emerging after graphene. Due to their intriguing physical and chemical properties, TMD nanosheets have attracted wide interests in many different fields in the past several years. Recently, many groups have also started to explore their biomedical applications. This review article summarizes the synthesis, surface modification, biomedical applications, as well as biosafety evaluation of TMDs nanosheets, and discusses future perspectives of applying this new type of two-dimensional nanomaterials in the area of biomedicine.

Key words: two-dimensional nanomaterials, transitional metal dichalcogenides, synthesis, modification, biomedical imaging, cancer therapy, biosafety

引用此文

刘腾, 程亮, 刘庄. 二维过渡金属硫族化合物在生物医学中的应用[J]. 化学学报, 2015, 73(9): 902-912.

Liu Teng, Cheng Liang, Liu Zhuang. Two Dimensional Transitional Metal Dichalcogenides for Biomedical Applications[J]. Acta Chim. Sinica, 2015, 73(9): 902-912.

导出引用 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

分享此文

参考文献

[1]
(a) Zhang, X.; Xie, Y. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 8187.
(b) Novoselov, K.; Geim, A. K.; Morozov, S.; Jiang, D.; Katsnelson, M.; Grigorieva, I.; Dubonos, S.; Firsov, A. Nature 2005, 438, 197.
(c) Sun, Y.; Gao, S.; Lei, F.; Xiao, C.; Xie, Y. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 3.
(d) Lin, Y. W.; Guo, X. F. Acta Chim. Sinica 2013, 72, 277. (林源为, 郭雪峰, 化学学报, 2013, 72, 277.)
[2] Lui, C. H.; Liu, L.; Mak, K. F.; Flynn, G. W.; Heinz, T. F. Nature 2009, 462, 339.
[3]
(a) Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S.; Grigorieva, I.; Firsov, A. Science 2004, 306, 666.
(b) Yang, K.; Zhang, S.; Zhang, G.; Sun, X.; Lee, S.-T.; Liu, Z. Nano Lett. 2010, 10, 3318.
(c) Huang, X.; Yin, Z.; Wu, S.; Qi, X.; He, Q.; Zhang, Q.; Yan, Q.; Boey, F.; Zhang, H. Small 2011, 7, 1876.
(d) Geim, A. K. Science 2009, 324, 1530.
[4] Butler, S. Z.; Hollen, S. M.; Cao, L.; Cui, Y.; Gupta, J. A.; Gutierrez, H. R.; Heinz, T. F.; Hong, S. S.; Huang, J.; Ismach, A. F. ACS Nano 2013, 7, 2898.
[5] Huang, X.; Zeng, Z.; Zhang, H. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 1934.
[6] Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 147.
[7]
(a) Xiao, J.; Choi, D.; Cosimbescu, L.; Koech, P.; Liu, J.; Lemmon, J. P. Chem. Mater. 2010, 22, 4522.
(b) Hwang, H.; Kim, H.; Cho, J. Nano Lett. 2011, 11, 4826.
[8] Radisavljevic, B.; Whitwick, M. B.; Kis, A. ACS Nano 2011, 5, 9934.
[9]
(a) Li, H.; Yin, Z.; He, Q.; Li, H.; Huang, X.; Lu, G.; Fam, D. W. H.; Tok, A. I. Y.; Zhang, Q.; Zhang, H. Small 2012, 8, 63.
(b) Yang, J.; Voiry, D.; Ahn, S. J.; Kang, D.; Kim, A. Y.; Chhowalla, M.; Shin, H. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 13751.
[10] Jaramillo, T. F.; Jørgensen, K. P.; Bonde, J.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I. Science 2007, 317, 100.
[11]
(a) Yin, Z.; Li, H.; Li, H.; Jiang, L.; Shi, Y.; Sun, Y.; Lu, G.; Zhang, Q.; Chen, X.; Zhang, H. ACS Nano 2011, 6, 74.
(b) Perea‐López, N.; Elías, A. L.; Berkdemir, A.; Castro-Beltran, A.; Gutiérrez, H. R.; Feng, S.; Lv, R.; Hayashi, T.; López-Urías, F.; Ghosh, S. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5511.
(c) Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 699.
[12] Chianelli, R. R.; Siadati, M. H.; De la Rosa, M. P.; Berhault, G.; Wilcoxon, J. P.; Bearden Jr, R.; Abrams, B. L. Catal. Rev. 2006, 48, 1.
[13] Chen, Y.; Tan, C.; Zhang, H.; Wang, L. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2681.
[14] Novoselov, K.; Jiang, D.; Schedin, F.; Booth, T.; Khotkevich, V.; Morozov, S.; Geim, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 10451.
[15]
(a) Coleman, J. N.; Lotya, M.; O'Neill, A.; Bergin, S. D.; King, P. J.; Khan, U.; Young, K.; Gaucher, A.; De, S.; Smith, R. J. Science 2011, 331, 568.
(b) Cunningham, G.; Lotya, M.; Cucinotta, C. S.; Sanvito, S.; Bergin, S. D.; Menzel, R.; Shaffer, M. S.; Coleman, J. N. ACS Nano 2012, 6, 3468.
(c) Zhou, K. G.; Mao, N. N.; Wang, H. X.; Peng, Y.; Zhang, H. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10839.
(d) Nicolosi, V.; Chhowalla, M.; Kanatzidis, M. G.; Strano, M. S.; Coleman, J. N. Science 2013, 340, 1226419.
[16] Joensen, P.; Frindt, R.; Morrison, S. R. Mater. Res. Bull. 1986, 21, 457.
[17]
(a) Zeng, Z.; Sun, T.; Zhu, J.; Huang, X.; Yin, Z.; Lu, G.; Fan, Z.; Yan, Q.; Hng, H. H.; Zhang, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9052;
(b) Zeng, Z.; Yin, Z.; Huang, X.; Li, H.; He, Q.; Lu, G.; Boey, F.; Zhang, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11093.
[18]
(a) Liu, K.-K.; Zhang, W.; Lee, Y.-H.; Lin, Y.-C.; Chang, M.-T.; Su, C.-Y.; Chang, C.-S.; Li, H.; Shi, Y.; Zhang, H. Nano Lett. 2012, 12, 1538.
(b) Lee, Y. H.; Zhang, X. Q.; Zhang, W.; Chang, M. T.; Lin, C. T.; Chang, K. D.; Yu, Y. C.; Wang, J. T. W.; Chang, C. S.; Li, L. J. Adv. Mater. 2012, 24, 2320.
(c) Najmaei, S.; Liu, Z.; Zhou, W.; Zou, X.; Shi, G.; Lei, S.; Yakobson, B. I.; Idrobo, J.-C.; Ajayan, P. M.; Lou, J. Nat. Mater. 2013, 12, 754.
(d) Wang, X.; Feng, H.; Wu, Y.; Jiao, L. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5304.
(e) Zhang, Y.; Zhang, Y.; Ji, Q.; Ju, J.; Yuan, H.; Shi, J.; Gao, T.; Ma, D.; Liu, M.; Chen, Y. ACS Nano 2013, 7, 8963.
[19]
(a) Wang, S.; Li, K.; Chen, Y.; Chen, H.; Ma, M.; Feng, J.; Zhao, Q.; Shi, J. Biomaterials 2015, 39, 206.
(b) Chen, G.; Yu, Y.; Zheng, K.; Ding, T.; Wang, W.; Jiang, Y.; Yang, Q. Small 2015, 11, 2847.
(c) Wang, S.; Li, X.; Chen, Y.; Cai, X.; Yao, H.; Gao, W.; Zheng, Y.; An, X.; Shi, J.; Chen, H. Adv. Mater. 2015, 27, 2775.
[20]
(a) Min, Y.; Moon, G. D.; Kim, B. S.; Lim, B.; Kim, J.-S.; Kang, C. Y.; Jeong, U. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2872.
(b) Cheng, L.; Huang, W.; Gong, Q.; Liu, C.; Liu, Z.; Li, Y.; Dai, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 7860.
(c) Qian, X.; Shen, S.; Liu, T.; Cheng, L.; Liu, Z. Nanoscale 2015, 7, 6380.
(d) Gong, Q.; Cheng, L.; Liu, C.; Zhang, M.; Feng, Q.; Ye, H.; Zeng, M.; Xie, L.; Liu, Z.; Li, Y. ACS Catal. 2015, 5, 2213.
[21] Xu, G.; Lu, Z.; Zhang, Q.; Qiu, H.; Jiao, L. Acta Chim. Sinica 2015, 73, 895. (许冠辰, 卢至行, 张琪, 邱海龙, 焦丽颖, 化学学报, 2015, 73, 895.)
[22] Chou, S. S.; De, M.; Kim, J.; Byun, S.; Dykstra, C.; Yu, J.; Huang, J.; Dravid, V. P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4584.
[23] Cheng, L.; Liu, J.; Gu, X.; Gong, H.; Shi, X.; Liu, T.; Wang, C.; Wang, X.; Liu, G.; Xing, H. Adv. Mater. 2014, 26, 1886.
[24]
(a) Liu, T.; Wang, C.; Gu, X.; Gong, H.; Cheng, L.; Shi, X.; Feng, L.; Sun, B.; Liu, Z. Adv. Mater. 2014, 26, 3433.
(b) Liu, T.; Wang, C.; Cui, W.; Gong, H.; Liang, C.; Shi, X.; Li, Z.; Sun, B.; Liu, Z. Nanoscale 2014, 6, 11219.
[25] Yuan, Y.; Li, R.; Liu, Z. Anal. Chem. 2014, 86, 3610.
[26] Yin, W.; Yan, L.; Yu, J.; Tian, G.; Zhou, L.; Zheng, X.; Zhang, X.; Yong, Y.; Li, J.; Gu, Z. ACS Nano 2014, 8, 6922.
[27] Yong, Y.; Zhou, L.; Gu, Z.; Yan, L.; Tian, G.; Zheng, X.; Liu, X.; Zhang, X.; Shi, J.; Cong, W. Nanoscale 2014, 6, 10394.
[28] Zhu, C.; Zeng, Z.; Li, H.; Li, F.; Fan, C.; Zhang, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5998.
[29] Ou, J. Z.; Chrimes, A. F.; Wang, Y.; Tang, S.-y.; Strano, M. S.; Kalantar-zadeh, K. Nano Lett. 2014, 14, 857.
[30] Sarkar, D.; Liu, W.; Xie, X.; Anselmo, A. C.; Mitragotri, S.; Banerjee, K. ACS Nano 2014, 8, 3992.
[31] Xi, Q.; Zhou, D.-M.; Kan, Y.-Y.; Ge, J.; Wu, Z.-K.; Yu, R.-Q.; Jiang, J.-H. Anal. Chem. 2014, 86, 1361.
[32] Wang, L. V.; Hu, S. Science 2012, 335, 1458.
[33] Liu, T.; Shi, S.; Liang, C.; Shen, S.; Cheng, L.; Wang, C.; Song, X.; Goel, S.; Barnhart, T. E.; Cai, W. ACS Nano 2015, 9, 950.
[34] Chou, S. S.; Kaehr, B.; Kim, J.; Foley, B. M.; De, M.; Hopkins, P. E.; Huang, J.; Brinker, C. J.; Dravid, V. P. Angew. Chem. 2013, 125, 4254.