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6篇JACS速遞,趙東元、夏幼南、李雋、章福祥等成果速遞丨頂刊日報20220204
納米人 2022-02-05
1. JACS:自組裝的具有有序?qū)娱g距的Ir基納米片以促進(jìn)電催化水氧化

銥(Ir)基電催化劑被廣泛用作酸性析氧反應(yīng)(OERs)的基準(zhǔn)催化劑。然而,由于難以識別活性物種和不利的結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提高它們的催化活性仍然具有挑戰(zhàn)性。近日,復(fù)旦大學(xué)趙東元院士,墨爾本大學(xué)Dan Li,莫納什大學(xué)Aibing Yu報道了利用基于嵌段共聚物穩(wěn)定的端合層狀膠束的納米受限自組裝策略,合成了一系列具有高度有序?qū)娱g通道(20 nm)、高比表面積(146 m2 g?1)和均勻分布的Ir-IrOx納米粒子(2 nm)的2D Ir基催化劑。

本文要點(diǎn):
1)研究人員通過高分辨像差校正的大角度環(huán)狀暗場掃描電子顯微鏡(AC-HAADF-STEM)、電子順磁共振(EPR)、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)測量解析了Ir-IrOx/C催化劑中Ir物種的原子和電子結(jié)構(gòu)。
2)得益于Ir物種的良好價態(tài)、豐富的親電氧物種(O(II-δ)?)和良好的介孔結(jié)構(gòu),所制備的層狀I(lǐng)r-IrOx/C催化劑在0.5 M H2SO4中的電流密度為10 mA cm?2geo時的過電位低至198 mV。
3)研究人員結(jié)合密度泛函理論(DFT)計算發(fā)現(xiàn),混合價態(tài)含氧中間體(*OH和*OH)吸附自由能的有效平衡、富含親電氧種(O(II-δ)?)和良好的介孔結(jié)構(gòu)是Ir-IrOx/C具有較高電催化OER活性的關(guān)鍵因素。

這一策略為設(shè)計高性能的2D有序介孔電催化劑開辟了一條途徑,即通過納米限制的自組裝策略用于水氧化和其他方面。
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Lianhai Zu, et al, Self-Assembly of Ir-Based Nanosheets with Ordered Interlayer Space for Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c11241
https://doi.org/10.1021/jacs.1c11241

2. JACS:用于甲酸氧化具有增強(qiáng)穩(wěn)定性和活性的PdH0.706納米立方體的液相合成

鈀(Pd)是少數(shù)幾種能夠形成氫化物的金屬之一,其催化性能取決于元素組成和H原子在晶格中的空間分布。近日,佐治亞理工學(xué)院夏幼南教授,威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Manos Mavrikakis報道了開發(fā)了一種在稀水溶液中加熱預(yù)合成納米立方體從Pd到PdH0.706的液相轉(zhuǎn)化方法。

本文要點(diǎn):
1)通過調(diào)節(jié)處理過程中涉及的N2H4濃度,可以控制氫化物的生成程度。
2)研究人員以甲酸氧化(FAO)為模型反應(yīng),進(jìn)一步考察了不同氫化物生成程度的Pd-PdH0.706/C催化劑的結(jié)構(gòu)-催化性能關(guān)系。結(jié)果表明,PdH0.706對FAO的催化活性強(qiáng)烈依賴于納米立方體中氫化物的含量,純PdH0.706的催化活性在不同樣品中表現(xiàn)最好。在完全轉(zhuǎn)變?yōu)镻dH0.706相后,0.4 V下的比活性比原始的Pd納米立方體提高了4倍。
3)研究人員通過密度泛函理論(DFT)計算和原位衰減全反射紅外光譜(ATR?IR)研究,進(jìn)一步理順了催化劑的結(jié)構(gòu)與催化性能之間的關(guān)系。
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Yifeng Shi, et al, Solution-Phase Synthesis of PdH0.706 Nanocubes with Enhanced Stability and Activity toward Formic Acid Oxidation, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c10199
https://doi.org/10.1021/jacs.1c10199

3. JACS:用于高效催化環(huán)己烷脫氫制氫的Pt催化劑

催化活性位點(diǎn)的確定是設(shè)計高效多相金屬催化劑的關(guān)鍵,特別是對于結(jié)構(gòu)敏感的反應(yīng)。減小催化劑上金屬物種的尺寸會增加分散性,當(dāng)金屬以單原子形式存在時,分散性最大,即單原子催化劑(SACs)。據(jù)報道,SACs可有效用于各種催化反應(yīng)。

近日,北京大學(xué)馬丁教授,南方科技大學(xué)李雋,中科院沈陽金屬所Hongyang Liu報道了制備了一系列錨定在納米金剛石彎曲石墨烯層(ND@G)上的Pt催化劑的制備,包括孤立的Pt單原子(Pt1)、不同大小的Pt團(tuán)簇(Ptn)和Pt納米顆粒(Ptp),它們代表著Pt物種的平均尺寸從單個原子不斷增加到由幾個原子組成的完全暴露的亞納米團(tuán)簇(最近提出了完全暴露的團(tuán)簇催化劑的概念),最終形成更大的團(tuán)簇和納米顆粒。

本文要點(diǎn):
1)對于CDH反應(yīng),盡管Pt SAC具有最高的金屬原子利用率,但即使在553 K下,它對環(huán)己烷的C?H鍵活化和隨后的脫氫反應(yīng)都沒有活性。相比之下,Pt簇合物和納米粒子催化劑都具有活性,但較大的粒子會被反應(yīng)產(chǎn)物嚴(yán)重毒化,因此活性較低。值得注意的是,充分暴露的少原子Pt集成的平均Pt-Pt配位數(shù)(CNPt-?Pt)約為2?3,表現(xiàn)出最佳的催化性能。

這些結(jié)果清楚地表明了由少原子Pt集成組成的完全暴露的Pt團(tuán)簇催化劑對催化CDH反應(yīng)的重要性。

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Yuchen Deng, et al, Few-Atom Pt Ensembles Enable Efficient Catalytic Cyclohexane Dehydrogenation for Hydrogen Production, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c12261
https://doi.org/10.1021/jacs.1c12261

4. JACS:水穩(wěn)定的Ni金屬?有機(jī)骨架納米帶用于無助催化劑光催化水分解制氫

開發(fā)水穩(wěn)定的金屬-有機(jī)骨架(MOF)用于可見光驅(qū)動的光催化分解水是非常可取的,但仍然具有挑戰(zhàn)性。近日,中科院大連化物所章福祥研究員報道了開發(fā)了一種新型的2D水穩(wěn)定性p型MOFs納米帶(Ni-TBAPy-NB)光催化劑,它可以承受較寬的pH水溶液,并在可見光照射下驅(qū)動水的分解而不受任何助催化劑的影響而產(chǎn)生氫氣。

本文要點(diǎn):
1)在420 nm處,含AA的水溶液中的析氫量子效率優(yōu)化為8.0%,高于以往任何一種水穩(wěn)定、無助催化的MOFs型光催化劑。
2)由于其獨(dú)特的二維納米帶、有序配位結(jié)構(gòu)以及特殊的骨架結(jié)構(gòu)包含捕光中心和催化中心,使其具有前所未有的拆分效率,這些因素共同促進(jìn)了其電荷分離。這主要?dú)w功于在無助催化劑的情況下,原位誘導(dǎo)Ni(II)?O團(tuán)簇光還原為Ni(I)活性中心的配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移(LMCT)過程,有利于水的吸附和活化。
3)因此,通過使用光敏配體和可還原金屬簇作為節(jié)點(diǎn),有望設(shè)計和合成更多新型的無助催化劑的MOFs型光催化劑,以實(shí)現(xiàn)高效的太陽能轉(zhuǎn)化,如水分解和CO2還原。
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Lifang Liu, et al, Water-Stable Nickel Metal?Organic Framework Nanobelts for Cocatalyst-Free Photocatalytic Water Splitting to Produce Hydrogen, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c12179
https://doi.org/10.1021/jacs.1c12179

5. JACS:CdS–Pt體系中Pt粒徑對光催化量子效率和水還原反應(yīng)的影響

將金屬催化劑的粒徑降低至納米簇或者單原子能夠有效的發(fā)展更高催化活性和價格具有更高優(yōu)勢的光催化體系,因為催化劑的粒徑能夠影響催化活性和光致電荷分離。但是這種作用對光催化反應(yīng)整體性能的影響仍沒有非常深入研究。

有鑒于此,西湖大學(xué)楊汶醒、埃默里大學(xué) Tianquan Lian等報道通過結(jié)構(gòu)明確的半導(dǎo)體-金屬異質(zhì)結(jié),通過CdS納米棒的頂點(diǎn)上生長Pt納米粒子,對Pt納米粒子粒徑與光催化制氫反應(yīng)量子效率的影響和變化規(guī)律進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)Pt納米粒子粒徑對光催化反應(yīng)活性起到顯著影響

本文要點(diǎn):
1)當(dāng)Pt納米粒子的粒徑從0.7±0.3 nm增加至3.0±0.8 nm,CdS-Pt納米材料的光催化制氫反應(yīng)量子效率從0.5±0.2 %提高至38.3±5.1 %,量子效率提高了接近2個數(shù)量級。通過瞬態(tài)光吸收表征發(fā)現(xiàn)CdS納米粒子向Pt的電子轉(zhuǎn)移隨著Pt納米粒子粒徑的提高而增加,標(biāo)度關(guān)系表現(xiàn)d5.6。這個結(jié)果說明Pt納米粒子粒徑增加有助于提高量子效率。
2)通過動力學(xué)模型理解實(shí)驗觀測結(jié)果,說明影響光催化反應(yīng)整體反應(yīng)效率的因素包括:通過空穴傳輸、電子傳輸、空穴俘獲等電荷分離;以及水還原反應(yīng)步驟;電子傳輸?shù)牧孔有剩凰肿舆€原反應(yīng)。

本文研究結(jié)果說明提高量子效率需要從改善電荷分離、設(shè)計更有效的半導(dǎo)體-金屬復(fù)合光催化劑兩個角度出發(fā),特別是調(diào)控金屬納米粒子的粒徑。
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Yawei Liu, et al, Pt Particle Size Affects Both the Charge Separation and Water Reduction Efficiencies of CdS–Pt Nanorod Photocatalysts for Light Driven H2 Generation, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c11745
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11745

6. JACS:Au-TiO2手性組裝和手性光催化

從納米尺度調(diào)控手性結(jié)構(gòu)對于化學(xué)家、物理學(xué)家、材料學(xué)家是個非常重要的課題,這種過程在自然界生物化學(xué)過程以及發(fā)展新型技術(shù)方面非常重要。發(fā)展新型亞穩(wěn)態(tài)材料用于光學(xué)傳感能夠?qū)⑹中院蚿lasmonic結(jié)合,為納米光子學(xué)提供更多機(jī)會。最近,相關(guān)理論研究認(rèn)為手性plasmonic納米結(jié)構(gòu)可能在光催化領(lǐng)域用于極性光催化反應(yīng)。

有鑒于此,巴黎大學(xué)Miguel Comesa?a-Hermo、俄亥俄州立大學(xué)Alexander O. Govorov、維戈大學(xué)Miguel A. Correa-Duarte等報道通過使用無機(jī)納米手性模板劑進(jìn)行Au和TiO2的可控自組裝,得到plasmon光催化劑,表現(xiàn)出能夠隨極性變化光催化反應(yīng)活性。

本文要點(diǎn):
1)Au和TiO2組裝體實(shí)現(xiàn)了手性光催化活性,通過電磁激發(fā)形成不對稱的熱電子和熱空穴,因此可能產(chǎn)生新型光催化、電催化活性
2)當(dāng)輻照極化光與手性基底plasmonic組分的手性匹配,光催化反應(yīng)產(chǎn)率能夠得到提高。本文研究為手性和光催化領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供機(jī)會,特別是plasmon激發(fā)手性光催化反應(yīng)領(lǐng)域。
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Yoel Negrín-Montecelo, et al, Chiral Generation of Hot Carriers for Polarization-Sensitive Plasmonic Photocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c10526
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10526

7. Chem: 光束敏感鹵化物鈣鈦礦的高分辨率透射電子顯微鏡表征

過去十年見證了鹵化物鈣鈦礦從無機(jī)到有機(jī)-無機(jī)雜化組分的繁榮發(fā)展。由于其在電子束照射下的脆弱特性,其微觀結(jié)構(gòu)的高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)表征并沒有跟上步伐,阻礙了對其結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的深入挖掘。上海科技大學(xué)Yi Yu等人概述了光束損傷的影響和低劑量成像的現(xiàn)狀,并討論了圖像解釋中的缺陷。

本文要點(diǎn):
1)研究人員簡要介紹了HRTEM成像的成像原理和電子束損傷的副作用,進(jìn)一步提出了一種更好的方法,將劑量分割和相位檢索相結(jié)合,以產(chǎn)生可解釋的圖像,從而闡明內(nèi)在結(jié)構(gòu)。 
2)鹵化物鈣鈦礦成像的進(jìn)展可能會進(jìn)一步促進(jìn)其他光束敏感材料的原子分辨率成像。
3)未來的一些方向:電子劑量消耗的定量控制。對于極其敏感的材料,臨界劑量或劑量率可能非常低,每個成像電子都是有價值的。一個人在圖像采集的準(zhǔn)備上不可能達(dá)到零消耗,但總是可以努力接近。成像方法的發(fā)展。除了這里提到的焦點(diǎn)系列的發(fā)展,其他采集方法也可以應(yīng)用于光束敏感材料,例如傾斜系列重建。此外,結(jié)合 TEM 或掃描透射電子顯微鏡 (STEM) 成像的新型低劑量策略值得追求。大數(shù)據(jù)處理的發(fā)展。低劑量方法不可避免地會產(chǎn)生大數(shù)據(jù),實(shí)驗者必須經(jīng)過大量的后處理才能真正觀察到原子結(jié)構(gòu)。更有效地處理數(shù)據(jù)并提高輸入輸出比也是實(shí)際 HRTEM 成像中不可或缺的一點(diǎn)。機(jī)器學(xué)習(xí)與漂移校正、去噪和圖像重建算法的開發(fā)相結(jié)合將有利于低劑量成像。
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Biao Yuan, et al. High-resolution transmission electron microscopy of beam-sensitive halide perovskites, Chem, 2022.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.01.006

8. AM:氧化還原耦合策略通過抑制氧釋放助力長循環(huán)的富鋰和富錳層狀氧化物正極

富鋰、富錳層狀氧化物(LMRO)被認(rèn)為是用于下一代高能鋰離子電池最有前途的正極候選材料。然而,充電過程中放氧導(dǎo)致的循環(huán)穩(wěn)定性差、電壓衰減快等問題嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。近日,浙江大學(xué)潘洪革教授報道了開發(fā)了一種新的策略,將氧化還原對引入到LMRO中,以解決氧釋放問題,從而實(shí)現(xiàn)卓越的循環(huán)穩(wěn)定性。

本文要點(diǎn):
1)用S2-/SO32-氧化還原對修飾的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正極表現(xiàn)出最好的電化學(xué)性能,在1 C循環(huán)700次后容量為212 mAh g-1,容量保持率為100%。
2)研究發(fā)現(xiàn), S2-起著將表面可移動的O22-化學(xué)還原為靜止的O2-以避免氧釋放的關(guān)鍵作用,并伴隨著SO32-的形成,且氧化還原過程在循環(huán)過程中是可逆的。
發(fā)現(xiàn)開辟了一條抑制氧釋放和穩(wěn)定LMRO層狀結(jié)構(gòu)的新途徑,使它們離工業(yè)化又近了一步。此外,研究結(jié)果還揭示了解決高容量氧化還原正極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的潛在方向,包括其他富鋰正極和鈉層狀過渡金屬氧化物(如P2-NaxTMO2)。
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Qinong Shao, et al, A Redox Couple Strategy Enables Long-Cycling Li- and Mn-Rich Layered Oxide Cathodes by Suppressing Oxygen Release, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202108543
https://doi.org/10.1002/adma.202108543

9. AM:先進(jìn)的高熵氟磷酸鹽正極用于具有高工作電壓和能量密度的鈉離子電池

具有固定活性元素中心的正極材料的電壓平臺不可調(diào)控是阻礙鈉離子電池(SIBs)中鈉超導(dǎo)體(NASICON)型Na3V2(PO4)2F3(NVPF)正極材料發(fā)展的一個緊迫問題。近日,東北師范大學(xué)吳興隆教授報道了根據(jù)理論計算,首次利用高熵取代策略,在不改變中心活性V原子的情況下改變了NVPF的詳細(xì)晶體結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了Na+電子電導(dǎo)率的同時增強(qiáng)和擴(kuò)散勢壘的降低。

本文要點(diǎn):
1)所制備的無碳高熵Na3V1.9(Ca,Mg,Al,Cr,Mn)0.1(PO4)2F3 (HE-NVPF)正極的平均電壓為3.81 V,能量密度高達(dá)445.5 Wh kg-1,這是由于高熵晶體中不同的過渡金屬元素取代所致。更重要的是,高熵的引入有助于實(shí)現(xiàn)Na(2)活性位上Na+的無序重排,從而避免了低壓區(qū)的不利放電行為,進(jìn)一步提高了平均工作電壓,實(shí)現(xiàn)了高電壓平臺下Na離子的充分儲存。
2)通過與硬碳(HC)負(fù)極耦合,HE-NVPF//HC SIB全電池在5 C時的比能量密度為326.8 Wh kg-1,功率密度為2178.9 W kg-1。因此,這一途徑使活性中心不變的NASICON型晶體中不可能實(shí)現(xiàn)的電位調(diào)節(jié)成為可能,為提高SIBs正極的平均工作電壓提供了新的思路。
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Zhen-Yi Gu, et al, Advanced High-Entropy Fluorophosphate Cathode for Sodium-ion Batteries with Increased Working Voltage and Energy Density, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202110108
https://doi.org/10.1002/adma.202110108

10. AM:等離激元活性“熱點(diǎn)”用于高選擇性受限光催化CO2 還原制甲烷

由于等離激元納米結(jié)構(gòu)的局域表面等離激元共振(LSPR)可以收集低能光子,從而產(chǎn)生高能的熱電子,從而降低CO2的活化勢壘,因此在光催化CO2還原方面具有巨大的應(yīng)用潛力。然而,熱電子驅(qū)動的CO2還原通常受到生產(chǎn)動力學(xué)不利碳?xì)浠衔锏牡托屎偷瓦x擇性的限制。近日,大連民族大學(xué)Zhenyi Zhang報道了在設(shè)計良好的Au/TiO2/W18O49等離激元異質(zhì)結(jié)上,提出并實(shí)現(xiàn)了等離子體活性“熱點(diǎn)”的新概念--受限光催化CO2還原。

本文要點(diǎn):
1)這種等離激元異質(zhì)結(jié)構(gòu)是通過將W18O49 NW合理組裝到Au納米粒子包埋的TiO2 NFs上而合成。此外,研究人員還證明了富含在等離激元異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的Au/TiO2/W18O49三明治狀亞結(jié)構(gòu)由于金屬Au與鄰近的非金屬W18O49組分之間發(fā)生了有趣的等離激元耦合而成為活躍的“熱點(diǎn)”。
2)在反應(yīng)溫度為43±2 ℃的光催化CO2還原過程中,這些活性“熱點(diǎn)”不僅能強(qiáng)烈捕獲入射光產(chǎn)生高能熱電子,而且還能通過其異質(zhì)界面區(qū)域的雙異質(zhì)活性中心(Au-O-Ti和W-O-Ti)吸附CO和質(zhì)子的中間產(chǎn)物。
3)熱電子、CO和質(zhì)子的反應(yīng)物同時被限制在等離子體活性“熱點(diǎn)”中,加速了CO質(zhì)子化,從而使Au/TiO2/W18O49等離激元異質(zhì)結(jié)具有較高的光催化活性(~35.55 μmol g?1 h?1)和高選擇性(~93.3%),可用于甲烷的制備,而另一種產(chǎn)物CO的產(chǎn)率僅為2.57 μmol g?1 h?1

所提出的等離激元活性“熱點(diǎn)”受限光催化思想將推動新一代等離子體光催化劑的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)CO2高效轉(zhuǎn)化為增值碳?xì)淙剂稀?/span>
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Xiaoyi Jiang, et al, Plasmonic Active“Hot Spots”-Confined Photocatalytic COReduction with High Selectivity for CH4 Production, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202109330
https://doi.org/10.1002/adma.202109330

11. ACS Nano:將介孔二氧化硅與光學(xué)納米天線相集成以用于細(xì)胞靶向、分子遞送和成像

多功能納米探針在納米醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)療、癌癥診斷和治療等領(lǐng)域引起了研究者的廣泛關(guān)注。然而,如何在納米尺度的結(jié)構(gòu)中集成多種功能以精確地實(shí)現(xiàn)細(xì)胞時空分辨率的定位、成像和遞送應(yīng)用仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。加州大學(xué)伯克利分校Luke P. Lee教授提出了一種將光學(xué)納米天線與介孔二氧化硅納米球相集成的納米結(jié)構(gòu)(MONA),并將其用于多功能細(xì)胞靶向、藥物遞送和實(shí)現(xiàn)具有時空分辨率的分子成像。
 
本文要點(diǎn):
1)該納米系統(tǒng)包含可作為納米傳感器和光學(xué)開光的金納米新月性形(AuNC)天線和介孔二氧化硅納米球。研究表明,由抗上皮細(xì)胞粘附分子(antiEpCAM)共軛的AuNC組成的MONA可實(shí)現(xiàn)對乳腺癌細(xì)胞的特異性靶向,并產(chǎn)生高度聚焦的光熱梯度,以起到分子發(fā)射器的作用。
2)實(shí)驗結(jié)果表明,這種由光驅(qū)動的阿霉素(DOX)遞送功能可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞快速凋亡。此外,由于MONA能夠示蹤量子生物的電子轉(zhuǎn)移過程,因此其除了可以作為按需啟動的光學(xué)開關(guān),還能對DOX引發(fā)的細(xì)胞凋亡過程中細(xì)胞色素c的動態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測。綜上所述,由于MONA具有分子驅(qū)動和精確靶點(diǎn)直接傳感的集成功能,因此這一這種多功能光學(xué)納米天線結(jié)構(gòu)有望在納米醫(yī)學(xué)、癌癥治療和基礎(chǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生重要的影響。
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Younggeun Park. et al. Multifunctional Cellular Targeting, Molecular Delivery, and Imaging by Integrated Mesoporous-Silica with Optical Nanocrescent Antenna: MONA. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c07015
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c07015

12. ACS Nano:負(fù)載離散光敏劑的納米聚集體可通過光動力效應(yīng)實(shí)現(xiàn)局部治療引發(fā)的全身抗腫瘤反應(yīng)

光動力療法(PDT)在抑制原位和轉(zhuǎn)移性腫瘤方面具有很好的效果,但其應(yīng)用仍會受到低ROS產(chǎn)生和脫靶光毒性等問題的阻礙。華中科技大學(xué)楊祥良教授和趙彥兵教授受基因編輯的啟發(fā),利用聚合度編輯器p(MEO2MA160-co-OEGMA40)-b-pSS30和吲哚菁綠(ICG)與無毒的Mg2+的配位作用,構(gòu)建了離散負(fù)載ICG的納米聚集體(ICG-DNA)。
 
本文要點(diǎn):
1)研究表明,實(shí)驗可通過調(diào)整P/I(POEGS/ICG)比例以同時緩解了聚集導(dǎo)致猝滅(ACQ)和光漂白等不利影響,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對ICG聚集度的優(yōu)化[(P/I)=6.55]。研究表明,這一過程能夠提高PDT的療效,在被通過瘤內(nèi)給藥后可刺激產(chǎn)生免疫原性細(xì)胞死亡(ICD)和全身抗腫瘤免疫以對抗原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性免疫原性“冷”4T1腫瘤。
2)此外,對溫度敏感的相變特性也有助于實(shí)現(xiàn)ICG-DNA在腫瘤內(nèi)的長期保留,進(jìn)而減少對正常組織的不良光毒性。與此同時,光熱誘導(dǎo)的腫瘤氧合也會進(jìn)一步使得PDT效果增強(qiáng)。綜上所述,該研究所開發(fā)的簡單策略不僅能夠提高PDT的療效,也能通過引發(fā)對單線態(tài)氧量子產(chǎn)量(ΦΔ)依賴的ICD效應(yīng)和局部治療以實(shí)現(xiàn)全身抗腫瘤反應(yīng)。
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Hao Zhao. et al. A Photosensitizer Discretely Loaded Nanoaggregate with Robust Photodynamic Effect for Local Treatment Triggers Systemic Antitumor Responses. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c10590
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c10590


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