CCS Chemistry | 氧化黑磷竟可以治療骨質疏鬆?

2020-12-03 澎湃新聞

以下文章來源於CCSChemistry ，作者CCS Chemistry

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氧化黑磷作為黑磷的降解物，通常被認為失去了應用價值。而南京大學趙勁課題組開創性地以氧化黑磷納米片為研究對象，系統地探索了其對於破骨細胞及成骨細胞的作用，發現氧化黑磷有望作為經典抗吸收藥物BiP的升級替代，成為治療骨質疏鬆症等骨疾病的高效納米材料。

作為一種新型二維材料，黑磷憑藉其獨特的物理化學性質和優良的生物相容性，在生物傳感、藥物遞送等方面成為研究熱點。然而，黑磷納米片（BPNSs）易被氧化，導致其表面化學成分和物理性質發生變化（通常稱之為降解），結構和性能受到影響，被認為限制了材料的實際應用。

南京大學趙勁課題組在黑磷材料研究方面作了大量工作，在前期的研究中，該課題組基於蛋白質組學技術，從蛋白冠-黑磷納米複合物層面上對黑磷納米材料在血液複雜生物環境中的安全性進行了評價 (Nat. Commun. 2018, 9, 2480.)，進一步研究發現，蛋白冠-黑磷納米複合物是通過靶向調控巨噬細胞的鈣離子轉運相關蛋白，誘導巨噬細胞的極化，從而增強了其對腫瘤細胞的吞噬 (Nanoscale. 2020, 12, 1742.)。

黑磷納米片的降解產物稱為氧化黑磷納米片（oBPNS），降解優先發生在位於納米片邊緣的磷原子，從邊緣產生磷酸根，這種邊緣氧化形成的多磷酸根與一種治療骨疾病藥物雙膦酸(BiP)頗為相似。BiP的磷酸根是藥物與骨組織羥基膦灰石結合的關鍵部位，決定藥物的生化特性。BiP被認為是治療骨質疏鬆等各類骨疾患的有效藥物，但藥物多具有顯著副作用，這使得開發具有高度選擇性化療效果的新藥物和新材料成為迫切需要。

氧化黑磷納米材料是否有可能作為BiP的類似物來治療骨質疏鬆等骨疾病？南京大學趙勁課題組系統研究了氧化黑磷納米片在RANKL（核因子κB受體活化因子配體）誘導前體細胞、小鼠巨噬細胞以及骨髓源性巨噬細胞融合生成破骨細胞這個過程中的作用，以及對小鼠胚胎成骨前體細胞的成骨分化作用。

圖1

作者通過基因轉錄、蛋白表達和細胞表型三個層面證明了氧化黑磷納米片會影響破骨細胞的活性，並抑制骨吸收。抑制效果與其氧化程度成正相關，但對成骨細胞的骨生成沒有影響（圖2）。最後通過轉錄組學以及蛋白組學進一步發現氧化黑磷納米片抑制了49.4%誘導分化相關的基因表達，對9條與破骨細胞發生相關的通路產生顯著影響（圖3）。

圖2

圖3

該工作通過研究氧化黑磷與骨礦物質的親和力以及對破骨細胞作用的分子機制，來解釋材料對於骨細胞影響的機理，為多磷酸根納米材料用作治療骨類疾病的新型抗吸收藥物提供了思路。此項研究得到了國家自然科學基金、中央高校基礎科研經費等項目的資助。該工作以 research article 的形式發表在 CCS Chemistry，已在官網「Just Published」欄目上線。

文章詳情：

Oxidized Black Phosphorus Nanosheets as an Inorganic Antiresorptive Agent

Yun Xu , Jianbin Mo, Wei Wei * & Jing Zhao *

Citation：CCS Chem. 2020, 2, 1105–1115

文章連結：https://doi.org/10.31635/ccschem.020.202000212

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