二十年前，以過(guò)氧化氫（H2O2）為化學(xué)燃料的Au-Pt和Au-Ni雙金屬棒納米馬達(dá)的開(kāi)創(chuàng)性研究標(biāo)志著化學(xué)驅(qū)動(dòng)微納馬達(dá)的誕生。這些微納馬達(dá)通過(guò)催化或自發(fā)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，在流體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自推進(jìn)。以往的研究主要將化學(xué)反應(yīng)關(guān)注在微納馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)上，往往忽略了化學(xué)產(chǎn)物對(duì)生物系統(tǒng)的影響。近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明化學(xué)產(chǎn)物不單單是驅(qū)動(dòng)微納結(jié)構(gòu)的廢棄物，還具備醫(yī)學(xué)應(yīng)用的“新功能”。 中山大學(xué)彭飛副教授與南方醫(yī)科大學(xué)涂盈鋒教授團(tuán)隊(duì)在Angewandte Chemie International Edition期刊系統(tǒng)綜述了化學(xué)微納馬達(dá)所依賴的化學(xué)反應(yīng)類型及其產(chǎn)物對(duì)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的影響。這類微納馬達(dá)產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)物可以在局部環(huán)境中累積，并直接應(yīng)用于疾病治療，體現(xiàn)了在微觀尺度上的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。這種原位治療方法開(kāi)辟了生物醫(yī)學(xué)的新模式，預(yù)示著一種主動(dòng)療法的興起，有望在疾病預(yù)防、診斷和治療方面取得重大突破。 化學(xué)微納馬達(dá)的核心在于它們能夠利用一系列化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生推進(jìn)力，例如催化分解反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)，水解反應(yīng)，聚合反應(yīng)以及光電化學(xué)反應(yīng)等。這些化學(xué)反應(yīng)不僅為馬達(dá)提供了必要的動(dòng)力，而且還生成了離子、氣體和羥基自由基等化學(xué)副產(chǎn)物。這些產(chǎn)物可以創(chuàng)建局部梯度，進(jìn)一步影響馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)特性，使它們能夠在復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)航。同時(shí)，化學(xué)微納馬達(dá)的這些產(chǎn)物在神經(jīng)調(diào)控、調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、協(xié)同腫瘤治療、抗菌及組織再生等方面具有顯著的應(yīng)用潛力。在該綜述中，作者們強(qiáng)調(diào)了微納馬達(dá)化學(xué)產(chǎn)物對(duì)生物醫(yī)學(xué)的重要性，并指出盡管在過(guò)去二十年取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，化學(xué)微納馬達(dá)產(chǎn)物在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用仍面臨諸多科學(xué)和技術(shù)難題。作者在進(jìn)一步展望了該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展方向后提出了當(dāng)前研究中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
論文信息 From Autonomous Chemical Micro-/Nanomotors to Rationally Engineered Bio-Interfaces Miaomiao Ding, Bin Chen, Dr. Daniela A. Wilson, Dr. Yingfeng Tu, Dr. Fei Peng Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202423207
