模擬抗氧化酶活性的合成納米酶與天然酶相比具有成本低、穩(wěn)定性高、易于大規(guī)模生產(chǎn)和高環(huán)境抗性等顯著優(yōu)勢。金屬氧化物納米酶已成為模擬抗氧化酶治療氧化應(yīng)激相關(guān)的病理/生理障礙的最有效和最有前途的候選藥物。然而，納米酶的抗氧化性能一直不如天然酶，活性低了幾個數(shù)量級。盡管已經(jīng)開發(fā)了許多方法來調(diào)節(jié)催化性能，但其效果并不理想。在原子尺度上對二維幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行厚度切割形成的本征應(yīng)變可能是調(diào)節(jié)其催化活性的有效策略。 國家納米科學(xué)中心高興發(fā)、喬增瑩、王浩、唐智勇及其同事首次報道了本征應(yīng)變介導(dǎo)的超薄氧化鈰納米抗氧化劑。通過深入的理論計算分析研究了可變的厚度、配位不飽和位點(diǎn)的氧化鈰表面應(yīng)變，并實(shí)驗(yàn)上比較了氧化鈰納米立方體和超薄氧化鈰納米片，超薄氧化鈰納米片具有通過厚度切割形成的固有表面應(yīng)變。分析表明，該方法可以得到平面內(nèi)拉伸應(yīng)變?yōu)?.0%、平面外拉伸應(yīng)變?yōu)?0.0%的1.2 nm超薄氧化鈰納米片，增強(qiáng)了Ce-O鍵的共價性。與納米立方體相比，其模擬超氧化物歧化酶活性提高2.6倍，總抗氧化活性提高2.5倍。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，超薄氧化鈰納米片在神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞和缺血性腦卒中動物模型中均能有效抑制氧化應(yīng)激、炎癥和細(xì)胞凋亡，效果優(yōu)于臨床常用藥物依達(dá)拉奉。因此，該策略不僅在原子水平上為指導(dǎo)高性能抗氧化納米酶的設(shè)計提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且為高效低毒的氧化鈰納米酶在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的未來臨床轉(zhuǎn)化提供了巨大的潛力。
 本征應(yīng)變介導(dǎo)的超薄氧化鈰納米片增強(qiáng)抗氧化治療缺血性腦卒中再灌注損傷示意圖
這一成果近期發(fā)表在Journal of the American Chemical Society（DOI: 10.1021/jacs.3c07048）上。國家納米科學(xué)中心博士后劉聰、首都醫(yī)科大學(xué)桂琳和國家納米科學(xué)中心征甲甲副研究員為文章的共同第一作者，國家納米科學(xué)中心唐智勇研究員、王浩研究員、喬增瑩研究員（第10批會員）和高興發(fā)研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項(xiàng)目的支持。
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