中山大学高海洋课题组Progress in Materials Science综述：新兴的氮化碳材料用于生物医学应用

材料人

引言

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）材料是一类新兴的荧光高分子材料，由于其独特的光学和电学性质，在生物医学领域已经得到了广泛关注。它们独特的光催化特性确保了其在光动力治疗应用方面具有很大的潜力。此外，优异的生物相容性和独特的荧光特性使得g-C₃N₄材料在生物医学应用中极具特色，如诊断和治疗、生物传感、抗菌等应用。并且也可以通过与其他生物材料复合来实现更广阔的生物医学应用。

综述简介

本论文以题为‘‘Emerging graphitic carbon nitride-based materials for biomedical applications”在国际材料科学领域顶尖期刊Progress in Materials Science (IF = 31.56)上发表。论文第一作者为中山大学材料科学与工程学院博士生廖光福，通讯作者为哈尔滨工程大学贺飞副教授、广西民族大学李庆博士、中山大学高海洋教授和加拿大不列颠哥伦比亚大学方百增教授。该工作获得了国家自然科学基金(51602072、21674130、51873234)、广西民族大学引进人才科研启动项目（2018KJQD11）、广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2019KY0173）和黑龙江省优秀青年基金（YQ2019E016）。

该综述主要关注g-C₃N₄材料的生物医学应用，从以下几个方面对近年来的研究工作进行了论述。

（1）g-C₃N₄材料的制备方法。

（2）g-C₃N₄材料作为生物传感器。

（3）g-C₃N₄材料的诊断造影应用。

（4）g-C₃N₄材料的治疗应用。

（5）g-C₃N₄材料的抗菌应用。

（6）g-C₃N₄材料的生物安全性和毒性评估。

（7）最后论文对g-C₃N₄材料在生物医学应用做了全面的总结和展望。

图文解读

图1. g-C₃N₄的两种不同的化学结构；(a) 以三嗪为结构单元连接形成，(b) 以3-s-三嗪为结构单元连接形成

图2. g-C₃N₄基生物传感器

图3. 碳点/g-C₃N₄复合材料用于光动力治疗

图4. g-C₃N₄纳米片的协同治疗

图5. GO/g-C₃N₄的抗菌应用

图6. g-C₃N₄材料用于生物医学应用

总结和展望

在这个领域，我们提出了一些新的见解和挑战。(1) g-C₃N₄材料的光致发光性能需要进一步提高。(2) 合成方法也需进一步改进，从而实现纳米结构的优化以及功能化。(3) 调控带隙和增强光吸收。(4) 将多种治疗模式和成像技术组合到一个g-C₃N₄纳米平台。(5) 实现g-C₃N₄基材料的发射波长和光吸收从紫外到可见光再到近红外的红移。(6) 作为抗菌剂，一些低价的抗菌和孔材料值得被考虑用来一起复合。(7) 更加详细的生物和生物安全评估也值得去实施，来确保实际的临床应用。(8) 其它生物医学领域的应用也要需探索。(9) 具有靶向功能的g-C₃N₄材料应该被广泛探索。

文献出处

G. Liao, F. He, Q. Li, L. Zhong, R. Zhao, H. Che, H. Gao, and B. Fang, Emerging graphitic carbon nitride-based materials for biomedical applications. Prog. Mater. Sci., 2020, 112, 100666.

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