一、液态金属生物材料
液态金属（LMs）作为新兴的生物材料具有独特的优势，包括其良好的生物安全性、高流动性以及出色的导电性和导热性，从而为从药物输送、肿瘤治疗、生物成像到生物传感器等广泛的生物医学应用提供了独特的平台. LMs的结构设计和功能化赋予它们增强的功能，例如增强的靶向能力和刺激反应性，使其能够实现更好甚至多功能的协同治疗效果。
LMs具有良好的生物相容性和流体特性，可以适应复杂的生物系统，在生物医学领域显示出巨大的潜力。具有多功能的基于 LM 的生物材料具有多种应用，例如药物输送、热疗（由光、磁场等诱导）、生物成像、生物传感器和组织修复。
二、文献分析
研究进展1 LMs作为药物输送载体
图1 AR-Bi@SiO2-Gd/DOX NPs 在肿瘤靶向 CT/MRI 双模成像和协同光热化疗中的示意图
Li等人设计了一种 Gd-Bi 纳米复合粒子，该粒子由球形 Bi NP 核和二氧化硅壳组成，二氧化硅壳负载并保护钆和二亚乙基三胺五乙酸 (Gd-DTPA) 的复合物。组装得到的 NP 是蛋黄状的，称为 Bi@SiO2 -Gd。使用体内噬菌体展示技术，从噬菌体展示的随机肽库中，zuoz 发现并验证了一种具有 AREYGTRFSLIGGYR（称为 AR）序列的肽，它可以选择性地聚集于 MCF-7 乳腺肿瘤。AR 肽与羧基化 Bi@SiO2的表面结合-Gd使 NPs 能够主动靶向 MCF-7 乳腺肿瘤，称为AR-Bi@SiO2 -Gd 纳米颗粒，其具有多孔结构，且能够携带阿霉素 (DOX) 以形成 AR-Bi@SiO2 -Gd/DOX。通过静脉内 (iv) 注射将所得的 AR-Bi@SiO2 -Gd/DOX NPs 施用于携带 MCF-7 乳腺肿瘤的小鼠。作者发现AR-Bi@SiO2 -Gd/DOX NPs有效地聚集并深入到肿瘤中（具有至少14天的超长保留时间）；此外，它们不仅可以作为 CT 和 MRI 双模成像造影剂用于精确的深部组织癌症诊断，还可以作为协同光热和化学治疗剂有效破坏肿瘤。
原文链接：
DOI https://doi.org/10.1039/C9MH00014C
研究进展2 LMs用于微波动力疗法
图2 PEG-IL-LM-ZrO2 SNP 联合 MDT 与 MWTT 治疗肿瘤示意图
Wu等人报告了 LM 超纳米粒子作为微波增敏剂，在微波照射下具有产生 ROS 的能力。将含75.5% Ga和24.5% In的EGaIn合金LMs和离子液体（IL）均匀负载到介孔ZrO2纳米颗粒中，制备IL-LM-ZrO2超纳米颗粒（IL-LM-ZrO2 SNPs）。合成的IL-LM-ZrO2 SNPs大小均一，胶体稳定性好，显示出MDT和MWTT的高效结合抗癌作用。所制备的超纳米粒子实现了微波动态效应。LMs 在ROS生成中起关键作用，并在微波照射下诱导肿瘤细胞凋亡。
由于 IL 具有良好的微波敏感性，微波加热效应的辅助功效与 ROS 的产生同时发生。这些结果表明，MDT 和 MWTT 可以在单个超纳米粒子中实现。此外，通过PEG修饰，PEG-IL-LM-ZrO2超纳米颗粒（PEG-IL-LM-ZrO2SNPs) 已通过毒性研究得到证实。在MDT和MWTT联合治疗下，小鼠皮下肿瘤模型的抑瘤率高达92.2±6.8%，甚至40%的荷瘤小鼠在原位HCC小鼠模型中完全治愈。这种微波动态效应有望能够在临床研究中提高动态治疗深部肿瘤的疗效。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b01735
研究进展3 LMs用于热疗消融癌细胞
图3 钠钾 (NaK) 可渗透油混合物的制备流程图
由于液态钠钾 (NaK) 合金在室温下保持液态，因此可以使用注射器直接无创地输送到目标组织中；然而，为确保液体碱合金在临床实践中的安全使用，必须将其充分包装以实现控释。可以使用可渗透油来密封 NaK 混合物，并控制羟基自由基和热量的释放。由于钠-钾合金-油混合物与生物局部组织中的水发生反应，这种高度局部化的热化学反应相对安全，有利于靶向肿瘤消融，且能够保证热量和氢氧化物仅在目标处释放，从而实现高度可控性。在本报告中，Guo等人使用了可渗透油封 NaK 用于治疗体内VX2 肿瘤，灌注 CT 成像和病理学评估都评估了 NaK-油混合物的疗效，结果显示 VX2 肿瘤部分坏死。
原文链接：
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0123196
研究进展4 LMs用于冷冻消融治疗肿瘤
图4 LM混合平台增强冷冻和PTT的原理图程序
(a) LM浆料的制造过程；
(b) LM NPs 的制备；
(c) LM 混合平台增强冷冻消融和 PTT 的图示
Hou等人在本研究中提出了结合冷（冷冻消融）和热（PTT）方法的多模式肿瘤消融。此外，考虑到 LM 糊剂具有高导热性和 LM NPs 具有高光热转换效率，作者开发了一种用于双重无创黑色素瘤治疗的 LM 混合平台。引入LM浆料（GaIn-Cu复合材料）以增强冷冻消融，简化了合成过程，产品柔软且可成型。引入 Pluronic F127 修饰的 LM NP 来介导 PTT。因此，以一种LM原料，合成了两种具有高热导率和高光热转换效率的材料。
柔软的LM膏体贴合皮肤肿瘤，可完全覆盖肿瘤部位。冷冻消融时，探头无需介入肿瘤，疼痛减轻，肿瘤温度更均匀。冷疗后，肿瘤被注射LM NPs并在808 nm激光照射下进行PTT。因此，这两种方式都会引起肿瘤组织温度和应力的剧烈变化，彻底破坏肿瘤细胞和微血管，最终破坏肿瘤。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acsami.0c06023
研究进展5 LMs用于体温监测
图5 实验装置示意图。热电偶元件是指液态 Ga 和匹配的金属线，热源的加热功率保持在50 W
Li等人提出了使用液态金属墨水实现直接打印的热电偶。该热电偶具有许多独特的优点，例如接触热和电阻小，无需焊接，无需预处理即可与各种基材集成，并且可以在很宽的温度范围内工作。因此，这种传感器显示出在广泛应用中被广泛采用的潜力，特别是在纳米或微米级领域的温度测量。这种液态金属最近被发现含有少量氧化物，这使其具有更高的粘度和润湿性，且使得其有望更容易直接沉积在各种基材上，甚至通过预先填充的笔在基材上书写液态金属墨水。
原文链接：
https://doi.org/10.1063/1.4746397
转自：“国家纳米科学中心”微信公众号
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