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深圳先進院建立二維硅納米片制備新方法并拓展其生物應用 硅是人體的基本構(gòu)成元素，硅基納米材料具有生物相容性和可降解性。集近紅外拉曼成像與光熱治療為一體的二維單質(zhì)硅納米片，有望實現(xiàn)成像引導的癌癥治療，在臨床納米醫(yī)學中具有潛力。單質(zhì)硅是一種立方晶系的非范德華（non-vdW）材料，較難直接獲取二維片層結(jié)構(gòu)，但硅的{111}面擁有比{100}和{110}晶面更低的解理能。因此，可通過解理充分暴露{111}晶面的晶體硅來合成二維硅納米片（Si NSs）。 研究人員利用硫碘共輔助化學氣相傳輸法，制備出具有充分暴露{111}面的八面體晶體硅；利用簡單超聲液相剝離技術(shù)，即可實現(xiàn)大量制備二維硅納米片，其橫向尺寸約200 nm，平均厚度約13 nm。研究人員利用近紅外光具有比可見光更強的組織穿透能力，在波長為785 nm的激光激發(fā)下，SiNSs能夠產(chǎn)生較強的拉曼散射信號，易與蛋白質(zhì)和有機物的信號進行區(qū)分，實現(xiàn)細胞內(nèi)生物光子成像。此外，SiNSs在1064 nm處的消光系數(shù)達11.3 L·g–1·cm–1，光熱轉(zhuǎn)換效率為21.4%，能夠有效將NIR-II區(qū)的光吸收轉(zhuǎn)換成熱，實現(xiàn)高效殺傷腫瘤細胞。該結(jié)果驗證了SiNSs用作癌癥治療的潛力。  圖1.硅納米片的制備及其近紅外拉曼成像和細胞光熱治療  圖2.二維硅納米片的制備及生物光子學應用：（a） 硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖及各晶面解理能；（b）化學氣相傳輸法制備八面體硅和探頭超聲制備SiNSs的示意圖；（c）Hela細胞的明場圖像；（d）細胞內(nèi)2D SiNSs拉曼散射譜；（e）細胞拉曼成像圖（白色虛線描繪細胞輪廓，箭頭指示SiNSs的細胞內(nèi)分布）；（f）含有不同濃度SiNSs的Hela細胞在1064 nm激光光照5 min后的存活率和熒光照片 該研究中，晶面選擇性解理的策略可為非范德華材料的二維納米結(jié)構(gòu)制備提供借鑒；由于SiNSs具有優(yōu)異的近紅外生物光子學特性和良好的生物相容性，其可能在未來納米醫(yī)藥中取得更進一步的進展。相關(guān)研究成果以From Octahedron Crystals to 2D Silicon Nanosheets: Facet-Selective Cleavage and Biophotonic Applications為題，發(fā)表于在Small上。深圳先進院博士程自強和博士研究生崔浩東為論文的共同第一作者，王佳宏和研究員喻學鋒為論文的通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、中科院青年創(chuàng)新促進會、廣東省特支計劃等的支持。 |
