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  Pnictogen一詞來源于古希臘，指的是元素周期表中第15（VA）族元素中的任意一個，其發現及藥用歷史極具戲劇特色（尤其是磷、砷、銻及鉍）。例如，磷元素被記載為煉金術師從尿液提取“黃金”的過程中而發現的“白色蠟塊狀”物質（白磷），隨后煉金術的興盛讓人類在漫長著的中世紀期間發現了砷、銻、鉍等元素。從早期商品化的產品（白磷和紅磷）到生命中不可或缺的元素，人類對于磷元素認知的過程揭示了元素對于生物健康的復雜和多面性，其中也包括砷、銻和鉍元素構成的歷史悠久的中醫藥物和近代西醫藥物。而近年材料技術的發展更近一步揭示了黑磷以及砷烯、銻烯及鉍烯作為納米光子藥物的應用潛能，豐富和拓展了人類對磷族元素的認知。對基于該族元素的中西醫藥物化學機理及應用、新興單元素納米光子藥物的生物醫學應用及安全性進行系統性的歸納總結，不僅可以實現舉一反三的潛在新應用，還可以從材料領域更新人們對傳統中藥和近代西藥與生物體相互作用的理解，加快該族元素在藥物化學領域的發展。

  近期，哈佛大學醫學院陶偉教授團隊結合前期在該族元素的生物醫學應用領域的系統性工作（Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2020, 117(46): 28667-28677；Nat. Commu., 2020, 11(1): 2778；Nano Letters, 2020, 20(5): 3943-3955；Matter, 2020, 2(2): 297-322；Chem. Soc. Rev., 2019, 48(11): 2891-2912；Adv. Mater., 2018, 30(38): 1802061；Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56(39): 11896-11900；Adv. Mater., 2017, 29(1): 1603276；etc.），與韓國高麗大學Jong Seung Kim院士團隊、杭州師范大學藥學院謝恬教授團隊合作，首先從Pnictogen及其化合物（主要討論范圍在磷、砷、銻及鉍四種元素）的藥用機理和基于此的“老藥新用”出發，隨后總結了該族元素作為新興單元素納米光子材料在生物醫學應用的相似及不同之處，并對其生物安全性進行了歸納總結，最后對該領域尚待發掘的應用前景作出了展望。該成果近日以題為“Pnictogens in medicinal chemistry: evolution from erstwhile drugs to emerging layered photonic nanomedicine”在英國皇家化學學會旗下權威期刊Chemical Society Reviews（影響因子42.846）上在線發表。

圖1 藥物化學中的Pnictogen—從中西醫臨床藥物到納米光子醫學材料的發展及應用

  作者介紹了傳統中藥砷類藥物（As₂O₃、As₄S₄）治療急性早幼粒白血病（靜脈及口服）、銻類藥物抗寄生蟲和鉍類藥物抗菌應用的作用機理及“老藥新用”（如腫瘤治療、冠狀病毒治療等），重點概括了黑磷、砷烯、銻烯和鉍烯作為新興單元素納米光子藥物的生物醫學應用（如糖尿病足治療、腫瘤診療、神經退性疾病等），并對其生物代謝和安全性進行了系統性評價。作者最后對該族元素尚未發掘的應用、所面臨的挑戰和發展前景進行了總結和展望。

  上述論文的第一作者為哈佛大學醫學院和中科院寧波材料所聯合培養的博士研究生劉闖，通訊作者是哈佛大學醫學院的陶偉教授。杭州師范大學藥學院謝恬教授和韓國高麗大學化學系Jong Seung Kim院士為該工作的共同通訊作者。

  論文信息：

  Chuang Liu, et al. Pnictogens in medicinal chemistry: evolution from erstwhile drugs to emerging layered photonic nanomedicine. Chem. Soc. Rev., 2021, DOI: 10.1039/D0CS01175D.

  https://doi.org/10.1039/D0CS01175D

通訊作者簡介：

  陶偉，2015在清華大學獲得理學博士學位。隨后，在哈佛大學醫學院Omid C. Farokhzad教授團隊擔任NIH資助的博士后研究員，并于2018年受聘為哈佛大學醫學院講師（Instructor）、2020年晉升哈佛大學醫學院助理教授（Assistant Professor）。研究方向主要包括藥物載體和生物材料的設計和合成，探索它們的體內交互作用機制和廣泛的生物醫學應用（如RNA遞送、癌癥診斷治療、傷口愈合、心血管疾病和糖尿病治療）。近五年以第一作者和通訊作者身份在PNAS (1), Nature Reviews Materials (1), Science Translational Medicine (2), Nature Biomedical Engineering (1), Matter (4), Nature Communications (3), Chemical Society Reviews (2), Accounts of Chemical Research (1), Progress in Materials Science (1), Advanced Materials (2), Angewandte Chemie (4), Nano Today (3), ACS Nano (3), Nano Letters (2), Advanced Science (1)等刊物上發表論文40余篇，獲得美國METAvivor青年研究員獎、哈佛大學醫學院麻醉系基礎科學基金、Khoury Innovation Award、Stepping Strong Breakthrough Innovator Award、美國心臟協會（AHA）合作科學獎、哈佛大學醫學院助理教授啟動基金（Start-up Package）等基金的資助。

  課題組網頁：https://scholar.harvard.edu/wtao/bio

  （課題組長期招聘聯合培養博士后、博士研究生，歡迎發信聯系、期待和大家一起進步!）