近日，永利集團官網宋玉軍教授團隊在現代物理技術與生物醫學工程和化學工程交叉創新領域“規模化制備多模納米異質結構生物分子影像探針”取得進展。成果以“Multimodal ultra-small CoFe-WOx nanohybrids synthesized by a pilot microfluidic system”為題發表在Chemical Engineering Journal（IF = 16.744，中科院小類1區）期刊上。永利集團3044am官方入口為第一單位，廈門大學為合作單位。
由于其多功能性和尺寸效應，超小（1-3nm或更?。┊愘|結構納米材料作為納米藥物前藥、生物分子造影劑和可視化分子探針、高效催化劑、超高密度單顆粒信息傳感器和處理器等不斷獲得關注。然而，由于合成效率低和結構不可控，它們的推廣和商業化受到限制。為此，本文發展了一個中試微流控制備系統（PMS），成功地合成了超?。?.3±0.7nm）的CoFe-WOx納米雜化顆粒，其核心為微小的CoFe，外殼為混合金屬氧化物（CoWO4-Fe2WO6-WO3）。使用PMS，10條平行管線每天可以生產固含量為2-10公斤的產品，在一定程度上解決了納米異質結構的低成本規?；煽厣a問題。圖1所示為成果中規?；苽浼{米異質結構的微流控方法、異質結構形成機理和在生物分子影像中的應用的總結。全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139355。
圖1 利用PMS通過競爭耦合過程合成多模超小CoFe-WOx納米雜化物。其中具有表面等離子體共振效應的暗場成像功能可用于超分辨可視化離體細胞研究；CT和MRI成像功能可用于高分辨可視化活體動物研究
通過金屬核和金屬氧化物外殼的異質結構化，其具有獨特的微觀結構和組成（圖2），使其具有獨特的磁性和光學性能（圖3）。特別是，如圖3c，其在近紅外輻射的長波段中具有兩個強吸收峰：一個在1450納米，另一個在1980納米；同時，首次通過暗場顯微鏡觀測到由該類黑色金屬和半導體構建的異質結構的強表面等離子體共振散射光影像特征（圖3d）。CoFe-WOx具有的多模物理特性賦予其可以作為超小生物分子探針，在生物醫學分子影像上具有巨大的應用潛力。例如，可以通過暗場光學顯微鏡進行光學觀察可應用于離體細胞研究（圖3d），通過磁共振成像（MRI）功能（圖4a）和X射線計算機斷層掃描（CT）影像功能（圖4b）對各類生物分子的生理功能進行可視化超分辨活體動物研究。另外，CoFe-WOx納米異質結構也可以近期發展的光熱/光動力和磁熱/磁動力抗腫瘤療法用納米藥物前藥的原料。圖1 利用PMS通過競爭耦合過程合成多模超小CoFe-WOx納米雜化物。其中具有表面等離子體共振效應的暗場成像功能可用于超分辨可視化離體細胞研究；CT和MRI成像功能可用于高分辨可視化活體動物研究。
本研究得到了國家科技重大專項（2018ZX10301201）、國家自然科學基金國際（地區）合作與交流金磚五國專項（51862245309）和國家自然科學基金面上項目（51971029）以及杭州睿笛生物科技有限公司和鄭州天兆醫療科技有限公司的資助。
圖2 超小CoFe-WOx納米異質結構的微觀結構和組成表征；（a）形成的CoFe-WOx納米雜化物的廣視角TEM圖像；（b）尺寸分布直方圖；（c）HR-TEM圖像；（d）成分元素的EDS譜圖
圖3 超小CoFe-WOx納米異質結構的磁性和光學特性表征。（a）FC-ZFC磁溫曲線；（b）磁滯回線；（c）UV-vis-NIR波譜；（d）暗場顯微鏡觀測的局域等離子體共振散射圖像
圖4 （a）MRI中的T2WI成像功能表征；（b）CT中的分子影像成像功能表征
