中山大學高海洋課題組Progress in Materials Science綜述：新興的氮化碳材料用于生物醫學應用

引言

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）材料是一類新興的熒光高分子材料，由于其獨特的光學和電學性質，在生物醫學領域已經得到了廣泛關注。它們獨特的光催化特性確保了其在光動力治療應用方面具有很大的潛力。此外，優異的生物相容性和獨特的熒光特性使得g-C₃N₄材料在生物醫學應用中極具特色，如診斷和治療、生物傳感、抗菌等應用。并且也可以通過與其他生物材料復合來實現更廣闊的生物醫學應用。

綜述簡介

本論文以題為‘‘Emerging graphitic carbon nitride-based materials for biomedical applications”在國際材料科學領域頂尖期刊Progress in Materials Science (IF = 31.56)上發表。論文第一作者為中山大學材料科學與工程學院博士生廖光福，通訊作者為哈爾濱工程大學賀飛副教授、廣西民族大學李慶博士、中山大學高海洋教授和加拿大不列顛哥倫比亞大學方百增教授。該工作獲得了國家自然科學基金(51602072、21674130、51873234)、廣西民族大學引進人才科研啟動項目（2018KJQD11）、廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（2019KY0173）和黑龍江省優秀青年基金（YQ2019E016）。

該綜述主要關注g-C₃N₄材料的生物醫學應用，從以下幾個方面對近年來的研究工作進行了論述。

（1）g-C₃N₄材料的制備方法。

（2）g-C₃N₄材料作為生物傳感器。

（3）g-C₃N₄材料的診斷造影應用。

（4）g-C₃N₄材料的治療應用。

（5）g-C₃N₄材料的抗菌應用。

（6）g-C₃N₄材料的生物安全性和毒性評估。

（7）最后論文對g-C₃N₄材料在生物醫學應用做了全面的總結和展望。

圖文解讀

圖1. g-C₃N₄的兩種不同的化學結構；(a) 以三嗪為結構單元連接形成，(b) 以3-s-三嗪為結構單元連接形成

圖2. g-C₃N₄基生物傳感器

圖3. 碳點/g-C₃N₄復合材料用于光動力治療

圖4. g-C₃N₄納米片的協同治療

圖5. GO/g-C₃N₄的抗菌應用

圖6. g-C₃N₄材料用于生物醫學應用

總結和展望

在這個領域，我們提出了一些新的見解和挑戰。(1) g-C₃N₄材料的光致發光性能需要進一步提高。(2) 合成方法也需進一步改進，從而實現納米結構的優化以及功能化。(3) 調控帶隙和增強光吸收。(4) 將多種治療模式和成像技術組合到一個g-C₃N₄納米平臺。(5) 實現g-C₃N₄基材料的發射波長和光吸收從紫外到可見光再到近紅外的紅移。(6) 作為抗菌劑，一些低價的抗菌和孔材料值得被考慮用來一起復合。(7) 更加詳細的生物和生物安全評估也值得去實施，來確保實際的臨床應用。(8) 其它生物醫學領域的應用也要需探索。(9) 具有靶向功能的g-C₃N₄材料應該被廣泛探索。

文獻出處

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.

本文由作者團隊供稿。