近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心研究員王輝與張欣課題組合作，依托穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置電子順磁共振測(cè)量技術(shù)，研發(fā)出新型碳包覆鐵酸鎳納米催化劑（NFN@C），并發(fā)現(xiàn)NFN@C在抗腫瘤治療方面的潛力。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。
該研究將鎳元素?fù)饺隖e3O4晶體結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)出具有碳包覆層的鐵酸鎳納米催化劑。鎳的摻入調(diào)節(jié)了納米催化劑的電子結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了納米催化劑的催化性能，使納米催化劑在腫瘤微環(huán)境中能夠更高效地催化過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為羥基自由基，從而提升化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療效果。研究利用電子順磁共振測(cè)量技術(shù)，觀(guān)測(cè)到羥基自由基的特征峰，發(fā)現(xiàn)鎳摻入后羥基自由基信號(hào)增強(qiáng)，證實(shí)了電子密度調(diào)控對(duì)提升NFN@C芬頓反應(yīng)效率的作用。同時(shí)，NFN@C在近紅外二區(qū)光照射下展現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化能力，為腫瘤治療提供了光熱治療與化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療的協(xié)同作用，增強(qiáng)了其抗腫瘤效果。
進(jìn)一步，該研究通過(guò)理論計(jì)算分析了鎳摻入對(duì)NFN@C電子結(jié)構(gòu)的影響。計(jì)算結(jié)果表明，鎳的摻入改變了催化劑中反應(yīng)活性中心的局域電子密度，降低了芬頓反應(yīng)的活化能，提高了反應(yīng)的選擇性和效率。這一計(jì)算結(jié)果為優(yōu)化催化劑設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，并為類(lèi)似納米材料在其他應(yīng)用中的優(yōu)化提供了新思路。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，NFN@C在體外實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了優(yōu)異的抗腫瘤效果，并在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證明了其優(yōu)越的腫瘤抑制能力。結(jié)合近紅外二區(qū)光照射，NFN@C能夠提高腫瘤細(xì)胞的死亡率，展現(xiàn)出更強(qiáng)的治療效應(yīng)。該納米催化劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)增強(qiáng)了催化活性，有望為未來(lái)的癌癥治療提供新方向。
研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、安徽省相關(guān)項(xiàng)目的支持。
論文鏈接
NFN@C催化劑的合成及腫瘤催化治療示意圖
本文鏈接：研究采用電子密度調(diào)控策略提升磁性催化劑的腫瘤治療效果http://www.sq15.cn/show-12-716-0.html
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