功能化纳米材料具有优秀的生物安全性、易于被肿瘤细胞摄取等特点,是新型放疗增敏剂候选者。与各种纳米材料相比,磷基纳米材料例如二维材料黑磷,具有生物相容性好、比表面积大、光热转换效率高、易于表面修饰等优势,在生物医学领域具有很好的发展前景。又如金属磷化物纳米材料作为经典的半导体材料,具有高效的化学反应中心,能够有效地诱导肿瘤细胞内活性氧自由基(ROS)积累,在肿瘤治疗领域具有一定的发展潜力。在本课题研究中,我们分别构建了两种生物相容性良好的磷基纳米材料作为放疗增敏剂,协同X射线达到了放疗增敏效果,并初步阐明其作用机制。本文具体研究如下:1、硒掺杂黑磷纳米片在肿瘤放疗增敏的应用和作用机制放射治疗的基本原理是通过射线照射肿瘤区域,直接损伤肿瘤细胞的DNA或产生自由基攻击肿瘤细胞。在放疗增敏剂的设计中,我们主要的思路之一是利用增敏剂与放射线的相互作用增强活性氧自由基的产生,从而达到增敏放疗的效果。二维材料黑磷是一种常见的半导体材料,因为其独特的片层结构和表面的电子特性,而具有极高的单线态氧产生效率,是优良的放疗增敏剂。另外,硒作为人体的必需微量元素,大量研究证明了硒不仅具有优秀的抗肿瘤活性,还能够协同X射线增敏放疗。在本章研究中,我们将硒和黑磷的优势整合为一体,设计合成了硒掺杂的黑磷纳米薄片作为新型高效低毒的放疗增敏剂,提高了单独黑磷的放疗增敏效应。结果表明,硒掺杂黑磷纳米薄片与单独的黑磷相比,具有更好的稳定性,抗肿瘤活性和放疗增敏能力。机制研究表明硒的掺杂使黑磷具有更强的二次电子效应,更高的能量转换效率,因此在X射线激发下能够诱导更多单线态氧产生,从而大大提高放疗增敏效果。2、过氧化氢响应的磷化亚铜纳米粒子改善肿瘤乏氧环境增敏放射治疗恶性肿瘤因为其无限增殖和无规则的血管生成行为,使得实体肿瘤内部存在乏氧区域和坏死区域。然而,放射治疗是依赖于氧的治疗方法,因此对于乏氧肿瘤的治疗效果往往不理想。在放疗增敏剂的设计中,可以通过纳米材料与肿瘤组织中的过氧化氢相互作用产生氧气,从而克服由于肿瘤乏氧带来的限制,增强肿瘤细胞对放射线的敏感性。在本章研究中,我们利用实验室前期合成的化合物NaOCP作为新型磷源,合成了具有过氧化氢响应性的磷化亚铜纳米粒子,通过改善肿瘤乏氧环境达到增敏放疗的效果。研究结果表明,该磷化亚铜纳米粒子能够与过氧化氢相互作用产生氧气,并且在肿瘤放射治疗中联合X射线产生过量的单线态氧,从而大大提高肿瘤的放疗效果,并且该纳米粒子还具有核磁共振成像的潜力。综上所述,我们设计合成了硒掺杂黑磷纳米薄片和磷化亚铜纳米粒子作为理想的纳米放疗增敏剂,高效地增敏放疗,同时具有优秀的生物相容性,为磷基纳米材料在肿瘤放射治疗的应用提供了新的思路和依据。