《等离子体所在石墨烯纳米材料研究方面取得进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: wukan
  • 发布时间:2018-03-19
  • 近日,等离子体所应用等离子体研究室陈长伦课题组研究了氧化石墨烯纳米材料结合重金属离子(如镉、钴、锌等)与微生物之间的相互作用机理,以及生物毒性。相关研究分别发表在英国皇家化学会核心期刊《环境科学:纳米》(Environmental Science: Nano)上。

    氧化石墨烯(GO)作为一种典型的纳米材料,被广泛应用于各行各业。由于其表面丰富的含氧官能团,GO在重金属污染物治理方面有比较广泛的应用。因此课题组研究了氧化石墨烯纳米材料结合重金属污染物之后的生物环境毒性行为。研究发现GO会吸附溶液里的重金属,减少了重金属浓度从而降低重金属生物毒性,二价重金属污染物也会促使GO团聚减少溶液中GO的浓度从而减小GO纳米材料的生物毒性。而未团聚的GO可以包覆在细菌表面,阻止溶液里的重金属侵入到细菌细胞内。GO纳米材料与重金属离子之间具有拮抗作用,相互降低各自的生物毒性。研究结果为准确评估和预测重金属离子和氧化石墨烯在实际多种污染物共存复杂环境体系中的迁移行为提供更为科学可靠的理论依据,同时研究结果对于氧化石墨烯的安全应用和环境评价具有非常重要的参考价值。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2017-12-29
    • 石墨烯是由单层碳原子以蜂窝状点阵组成的典型二维纳米材料,完美单层石墨烯对于任何分子均不能渗透,是迄今为止厚度最薄且能分离不同两相的隔膜材料。带有纳米孔的石墨烯则表现出优异的溶液离子和气体分子选择性,在海水淡化、污水处理、空气净化等领域具有广阔的应用前景。目前国际上已发展了多种制备石墨烯纳米孔的方法,但如何在大面积石墨烯样品上快速制备高密度纳米孔仍未得到有效解决。中国科学院近代物理所材料研究中心研究人员在聚合物纳米孔研究基础上,发明了一种快速制备具有微孔支撑的大面积多孔石墨烯的新方法,解决了当前多孔石墨烯研究中的瓶颈问题。   科研人员把大面积石墨烯转移至PET膜上形成G/PET复合结构(图A),然后利用兰州重离子加速器提供的高能重离子对G/PET复合结构进行辐照,形成石墨烯纳米孔并在PET中形成潜径迹(图B);再利用非对称蚀法在PET中制备出锥形孔并形成具有微孔支撑的石墨烯纳米孔(图C)。该方法充分发挥了兰州重离子加速器离子能量高、穿透能力强的特点,可方便、快速地制备出具有微孔支撑的大面积、孔密度可控的多孔石墨烯,并获得授权发明专利。 重离子辐照技术制备石墨烯纳米孔   研究人员利用该方法制备出单个石墨烯纳米孔,精确研究了溶液中离子在纳米孔的输运特性,发现石墨烯纳米孔不仅具有良好的离子选择性,而且表现出巨大的离子整流效应,该结果在微纳流控器件开发和石墨烯纳滤膜制备方面具有重要意义。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持,相关研究成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。
  • 《陈春英、刘晶研究员在氮掺杂增强金属纳米材料生物活性方面取得重要进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:万勇
    • 发布时间:2021-11-29
    • 近日,国家纳米科学中心陈春英研究员与刘晶研究员课题组在脂质体包覆的氮掺杂钛基纳米材料酶活性增强用于肿瘤治疗取得重要进展。相关研究成果“Titanium Nitride Nanozyme for pH-Responsive and Irradiation Enhanced Cascade Catalytic Tumor Therapy”发表于《德国应用化学》(Angew. Chem., Int. Ed. 2021, DOI:10.1002/anie.202106750)。 纳米酶是具有类生物酶活性的一类纳米材料,基于肿瘤微环境响应的纳米酶用于肿瘤治疗受到广泛关注。然而,活性不足和底物(如过氧化氢)浓度过低等问题,严重限制了肿瘤治疗效果。金属纳米材料的酶活性通常被认为来自于金属离子的类芬顿反应,非金属元素对其酶活性的影响还未定论。 国家纳米科学中心陈春英、刘晶课题组及其合作团队长期致力于生物活性纳米材料对肿瘤及感染性疾病的预防和治疗。开发了负载金属Pd的石墨炔二维纳米复合材料,模拟过氧化氢酶用于乏氧肿瘤治疗(Nano Today 2020, 34, 100907);通过富含丰富表面及边缘缺陷的MoS2/rGO垂直异质结构实现“三合一”拟酶活性,有效抑制耐药细菌感染(Adv. Mater. 2020, 32, 2005423);利用负载氧化铈和microRNA的石墨炔纳米颗粒改善肿瘤乏氧,提高放疗效果(Adv. Mater. 2021, 2100556);提出了蛋白原位矿化的锰纳米佐剂,共递送重组亚单位抗原有效诱导中和抗体和细胞免疫应答(Nano Today 2021, 38, 101139);开发了酶比色法实现生理环境下生物大分子精确检测(Anal. Chem. 2021, 93, 11123)。 受到生物酶催化活性中心往往是基于金属与氮配位的启发(Fe-N,Mn-N等),研究团队在前期工作基础上,将金属纳米材料酶活性增强的策略聚焦于非金属元素氮掺杂。证明N元素掺杂的TiO2纳米颗粒能够极大地提高其过氧化物酶活性,并随着N元素比例增加,酶活性增强。密度泛函理论(DFT)模拟计算表明:相较于O原子,N原子的电负性较小,为Ti发挥其更高的过氧化物酶活性提供了理想环境。此外,TiN在近红外I区和II区均显示较强的光吸收,由于温度效应和表面等离子共振效应,在近红外光照射下进一步增强TiN酶活性,同时显示光热效应。在此基础上,将pH响应性PEG修饰的葡萄糖氧化酶(GOx)共价连接于包覆了TiN纳米酶的脂质体上,构建了具有pH响应的级联催化活性纳米复合物(TLGp),实现了肿瘤的高效抑制。 国家纳米科学中心刘佳明博士、硕士研究生刘诗慧和济南大学的王爱珠博士为该文章的共同第一作者,国家纳米科学中心陈春英研究员、刘晶研究员和济南大学于欣副教授为共同通讯作者。上述研究工作获得了国家重点研发计划纳米科技重点专项、国家自然科学基金、中国科学院人才项目及中国科学院战略性先导科技专项B类等项目的支持。 原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202106750。