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国家纳米科学中心在本征应变介导的超薄氧化铈纳米抗氧化剂方面取得新进展
编辑:青促会   时间:2024-1-29

模拟抗氧化酶活性的合成纳米酶与天然酶相比具有成本低、稳定性高、易于大规模生产和高环境抗性等显著优势。金属氧化物纳米酶已成为模拟抗氧化酶治疗氧化应激相关的病理/生理障碍的最有效和最有前途的候选药物。然而,纳米酶的抗氧化性能一直不如天然酶,活性低了几个数量级。尽管已经开发了许多方法来调节催化性能,但其效果并不理想。在原子尺度上对二维几何结构进行厚度切割形成的本征应变可能是调节其催化活性的有效策略。

国家纳米科学中心高兴发、乔增莹、王浩、唐智勇及其同事首次报道了本征应变介导的超薄氧化铈纳米抗氧化剂。通过深入的理论计算分析研究了可变的厚度、配位不饱和位点的氧化铈表面应变,并实验上比较了氧化铈纳米立方体和超薄氧化铈纳米片,超薄氧化铈纳米片具有通过厚度切割形成的固有表面应变。分析表明,该方法可以得到平面内拉伸应变为3.0%、平面外拉伸应变为10.0%的1.2 nm超薄氧化铈纳米片,增强了Ce-O键的共价性。与纳米立方体相比,其模拟超氧化物歧化酶活性提高2.6倍,总抗氧化活性提高2.5倍。进一步的实验表明,超薄氧化铈纳米片在神经母细胞瘤细胞和缺血性脑卒中动物模型中均能有效抑制氧化应激、炎症和细胞凋亡,效果优于临床常用药物依达拉奉。因此,该策略不仅在原子水平上为指导高性能抗氧化纳米酶的设计提供了坚实的基础,而且为高效低毒的氧化铈纳米酶在神经系统疾病的未来临床转化提供了巨大的潜力。

图片7.png本征应变介导的超薄氧化铈纳米片增强抗氧化治疗缺血性脑卒中再灌注损伤示意图


这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society(DOI: 10.1021/jacs.3c07048)上。国家纳米科学中心博士后刘聪、首都医科大学桂琳和国家纳米科学中心征甲甲副研究员为文章的共同第一作者,国家纳米科学中心唐智勇研究员、王浩研究员、乔增莹研究员(第10批会员)和高兴发研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委优秀青年基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07048

 

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