用于生物医学应用的 MXene 纳米材料的细胞毒性检测

基于MXene的纳米材料是一种新兴的二维材料，由于其在电子器件、发电、传感器、药物输送和生物医学等领域的广泛应用而受到了极大的关注。然而，MXene的细胞毒性作用仍然是一个巨大的问题。因此，在将MXene引入人体生理系统之前，严格的生物相容性分析是必不可少的要求。一些体外和体内毒理学研究报道了MXenes与微生物、哺乳动物细胞和动物模型等生物体之间的相互作用。报道的生物反应和细胞毒性取决于MXene的物理化学性质。MXene的生物相容性和细胞毒性取决于其大小、剂量和表面涂层。

Jastrzebska等人[1]通过超声和热处理成功地将Ti₃C₂Tz表面的终止基团修饰为Ti₂O₃，然后使用MTT试验评估其细胞毒性。二维Ti₃C₂Tz MXene经超声处理和在60℃水中轻度热氧化24小时后被发现超氧化成Ti₂O₃。结果表明，所有MXene样品都表现出剂量依赖性的细胞毒性，在0到500 mg/L之间，热氧化Ti₃C₂Tz MXene薄片表现出最高的细胞毒性(在最大处理浓度为500 mg/L时，细胞存活率约为23%)。发现热氧化样品对癌细胞系的选择性毒性高达375 mg/L。这表明用这种方法氧化Ti₃C₂薄片可以改变其对癌细胞和非癌细胞的毒性。

Scheibe等人[2]也在体外研究了几种Ti₃C₂Tx MXenes及其前体对人成纤维细胞和HeLa细胞的细胞毒性作用。他们的研究结果表明，将这些细胞暴露于高达400 μg/mL的高浓度TiC和MAX相中，通过产生机械和氧化应激诱导了显著的细胞毒性作用。Scheibe等人表明，浓度在10 ~ 400 μg/mL之间时，Ti₃C₂Tx MXene与非恶性细胞的细胞相容性超过80%。这与之前的研究报告非常吻合。他们的结果表明Ti₃C₂Tx MXenes及其前体表现出剂量和化学成分依赖的细胞毒性。

[1] Jastrzębska, A.M., Szuplewska, A., Rozmysłowska-Wojciechowska, A., Chudy, M., Olszyna, A., Birowska, M., Barsoum, M.W., 2020b. On tuning the cytotoxicity of Ti3C2 (MXene) flakes to cancerous and benign cells by post-delamination surface modifications. D Mater 7 (2), 025018.

[2] Scheibe, B., Wychowaniec, J.K., Scheibe, M., Peplinska, B., Jarek, M., Nowaczyk, G., Przysiecka, Ł., 2019. Cytotoxicity assessment of Ti–Al–C based MAX phases and Ti3C2T x MXenes on human fibroblasts and cervical cancer cells. ACS Biomater. Sci.

Eng. 5 (12), 6557–6569.