Исследователи из Института органической и физической химии имени А. Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН провели всесторонний систематический анализ мировых достижений в области использования черного фосфора (ЧФ) и его производных в биомедицине. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в авторитетном академическом журнале «Известия Академии наук. Серия химическая».
Научная новизна
Авторы впервые детально обобщили и структурировали научные данные за период с 2020 по 2026 годы, касающиеся модификации малослойного черного фосфора и квантовых точек на его основе. Главная научная новизна заключается в систематизации методов химической модификации поверхности ЧФ с помощью различных биоактивных молекул (полимеров, пептидов, гиалуроновой кислоты) и металлических наночастиц (серебра, золота, меди). Это позволяет преодолеть ключевую проблему материала — его быструю деградацию во внешней среде — и кратно усилить целевой терапевтический эффект.
Практическое применение
Разработанные нанокомпозиты на основе черного фосфора открывают новые горизонты в нескольких критически важных областях здравоохранения:
- Онкология: Создание агентов для высокоточной синергетической противоопухолевой терапии. ЧФ успешно применяется в фототермической, фотодинамической, сонодинамической и таргетной химиотерапии, позволяя избирательно уничтожать раковые клетки (включая меланому и рак молочной железы) без вреда для здоровых органов.
- Тканевая инженерия и регенерация: Разработка «умных» 3D-гидрогелей и нанокаркасов для ускоренного восстановления костной ткани, лечения ревматоидного артрита и раннего кариеса. Продукты биораспада ЧФ (ионы фосфата) служат естественным строительным материалом для реминерализации эмали и костей.
- Борьба с антибиотикорезистентностью: Использование ЧФ в качестве мощного антибактериального и антибиопленочного агента широкого спектра действия, уничтожающего до 95% патогенов (включая кишечную палочку и золотистый стафилококк).
- Заживление ран и борьба с нейродегенерацией: Создание светочувствительных смарт-гелей для лечения сложных диабетических язв, а также наноплатформ, способных преодолевать гематоэнцефалический барьер для терапии болезней Паркинсона и Альцгеймера.
Значение для науки и общества
Черный фосфор — самая стабильная и наименее химически активная модификация фосфора, которая была впервые открыта и синтезирована в 1914 году выдающимся американским физиком, будущим нобелевским лауреатом Перси Уильямсом Бриджменом. Ученый получил этот уникальный кристаллический полупроводник из обычного белого фосфора под воздействием экстремального гидростатического давления в 12 тысяч атмосфер и температуры около 200 °C.
Спустя столетие после открытия, благодаря развитию технологий расщепления кристаллов до ультратонких двумерных слоев (аналогов графена), материал переживает подлинный ренессанс. Сегодня ЧФ признан одной из самых многообещающих платформ для медицины будущего благодаря своей исключительной биосовместимости, селективной токсичности к опухолям и способности полностью распадаться в организме на нетоксичные ионы. Представленный казанскими учеными аналитический труд закладывает фундаментальную и технологическую основу для разработки отечественных терапевтических смарт-материалов нового поколения, обеспечивая импортоопережение в сфере высокотехнологичного здравоохранения.
Источник: Минобрнауки России
