水溶性翹曲納米石墨烯的合成及其在光誘導細胞死亡中的應用

石墨烯和納米石墨烯以其卓越的光電性而聞名。但是，它們材料具有不水溶性，使其在生物醫學方面的應用受到了阻礙。日本的一個科學家小組現在推出了另一種「翹曲納米石墨烯」，它可以溶解在各種溶劑中，同時又能保持其光物理特性。該成果發表在Angewandte Chemie中，作者還強調了該翹曲納米石墨烯照射時具有選擇性殺死細胞的光力學潛能。

納米石墨烯具有六角形碳晶格，僅由幾個具有可調電子特性的碳環組成。阻礙其在光電子器件或生物醫學方面廣泛應用的一大問題就是它的不可溶性。

因此，為了抑制堆積和聚集，合成具有彎曲結構的新型納米石墨烯，即所謂的翹曲納米石墨烯。日本名古屋大學的Kenichiro Itami和他的同事已經找到了一種方法，進一步獲得具有完全可溶性的兩親性翹曲納米石墨烯。新的結構具有生物相容性，但是在照射後它會殺死宿主細胞。作者認為，這種有效的光敏反應可以在未來用於研究光力學癌症治療。

自2004年發現石墨烯是一種有趣的改性單層碳，就認為類石墨烯材料的低溶解度是有問題的。為了提高溶解度，Itami 和他的同事開發了一種在其外圍具有分子芳香結構化學取代基的翹曲納米石墨烯。取代基是通過相對簡單而又強大的硼化而引入的。一旦分子被硼烷化，硼取代基可以被其他取代基置換，在這種情況下，就會被帶有高度可溶性脂鯉（乙二醇）鏈（TEG）的芳香族分子取代。科學家們應用了兩次這種替換方法，使得翹曲納米石墨烯分子在包括水在內的各種溶劑中穩定的完成合成。當用激光激發時，它會呈現出綠色熒光。

這種熒光可應用於生物學中，例如作為生物成像中的染料。科學家們提到，對於它的其他應用簡直是乎意料。激發後，該分子對人體細胞無害，卻能殺死HeLa細胞系的細胞群體，並且成功率高達100％。作者提出：「雖然對這一機制尚不清楚，可能是可溶性翹曲納米石墨烯相對高效率的單線態氧化，導致HeLa細胞死亡。」因此，可以假定為類似於染料敏化，並通過活性氧產生的機理。

這些二代納米石墨烯結合了石墨烯卓越的光電性和生物相容性。在未來，他們可能會在生物成像，光力學治療和類似應用中發揮作用。

文章來自sciencedaily網站，原文題目為Synthesis of a water-soluble warped nanographene and its application for photo-induced cell death，由材料科技在線匯總整理。

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