黑磷作为一种新型二维纳米材料，具有可调的带隙、高载流子迁移率、优良的光学和电学特性，还具有良好的生物相容性、低细胞毒性和易于表面功能化修饰等特点，在催化、光电、化学和生物传感、生物医学等领域得到了广泛研究。基于其独特的生物相容性和光电性质，黑磷纳米材料在生物传感分析检测领域具有很好的应用潜力。本文简述了少层黑磷烯纳米片和黑磷量子点的性质和制备方法，重点介绍了黑磷纳米材料在生物传感检测中的应用研究进展，并对基于黑磷纳米材料的传感器的发展趋势做了展望。

糖尿病足溃疡（DFU）的高糖微环境往往导致过度糖基化，诱发慢性炎症，导致DFU难以愈合。富氢水浴疗法凭借氢分子的抗炎作用，在临床上可以促进DFU的愈合。但长期水浴的浸泡并不利于创面结痂，也不能改变DFU的高糖微环境。该文中作者提出将一种具有金红石单晶结构、含氢的氧化钛纳米棒（HTON）作为光敏催化剂，利用DFU高糖微环境中的葡萄糖作为原料实现可见光催化制氢，在DFU持续产生氢气的同时改善局部高糖微环境。HTON的开发实现了高效利用可见光响应光催化葡萄糖消耗及氢气生成，最终实现糖尿病创面的高效愈合。机制上，局部葡萄糖耗竭和氢气生成分别通过抑制晚期糖基化终末产物的合成及其受体的表达，共同抑制皮肤细胞的凋亡，且促进其增殖和迁移。可见光光催化策略为治疗DFU提供了一种简单、安全和高效的解决方案。

目的:探讨硒化亚铜（Cu 2Se）纳米的制备、物化表征及其对胃癌的抗肿瘤效应。 方法:采用透射电镜，水合粒径分析，Zeta电位分析及紫外吸收光谱分析方法分析Cu 2Se纳米的形貌、粒径大小及类芬顿性能，同时采用激光共聚焦、细胞毒性（CCK-8）、Transwell实验评估该纳米的体外抗肿瘤作用效应毒性，最后构建单侧皮下荷瘤模型探究Cu 2Se纳米的体内抗肿瘤作用。 结果:制备的Cu 2Se纳米为100 nm左右的类圆形中空结构，可催化过氧化氢生成单线氧。激光共聚焦实验表明Cu 2Se可以促进胃癌细胞活性氧生成，诱导铁死亡发生；CCK-8实验表明，Cu 2Se纳米对胃癌细胞具有浓度依赖性抑制增殖作用；Transwell实验表明，Cu 2Se纳米能抑制胃癌细胞的侵袭迁移能力；裸鼠单侧皮下荷瘤模型表明Cu 2Se纳米能安全高效抑制肿瘤增殖。 结论:Cu 2Se纳米具有良好的类芬顿效能，可诱导胃癌铁死亡发生，具备良好的体内外抑制抗肿瘤效应，是胃癌治疗的一种潜在新方法。

目的 探究包载铑纳米颗粒的复合水凝胶NPN+Rh-PEG NPs(NRP)对胰腺癌BxPC-3细胞的杀伤效应.方法 首先利用原子转移自由基聚合(ATRP)合成嵌段共聚物,再通过水相法合成PEG修饰的铑纳米颗粒,并通过超声混匀制备预混液后升温合成负载纳米颗粒的复合水凝胶NRP.对其进行表征和催化性能验证.利用透射电镜及扫描电镜对铑纳米颗粒和复合水凝胶NRP进行形貌表征.用热成像仪检测复合水凝胶NRP的光热性能,然后用噻唑蓝比色法(MTT)和活-死细胞染色法观察其对BxPC-3细胞的生长抑制作用.最后,使用MTT和血液相容性测试验证其生物安全性.结果 成功制备出粒径约为10 nm的铑纳米(Rh-PEG).在冷冻扫描电镜下复合水凝胶显示多孔结构,铑元素均匀分布在复合水凝胶内部.在激光功率1W/cm2的808 nm近红外光(NIR)照射下,80 μg/ml的NRP生成活性氧(ROS)的能力是纯水凝胶(NPN)的19.6倍(P＜0.05);光照条件下,催化过氧化氢分解率高达96.8％.在激光功率1 W/cm2 的 808 nm NIR 照射下,5 min 内 80 μg/ml 的 NRP 能够升温至58.9℃.MTT结果显示,40 μg/ml的NRP在1 W/cm2的808 nm NIR照射后,BxPC-3细胞存活率最低,仅为14.8％.活-死细胞染色结果证明,与不使用808 nm NIR照射比较,光照下40μg/ml的NRP的细胞杀伤作用更强.结论 均匀包载铑纳米颗粒的复合水凝胶NRP有效地增强对胰腺癌BxPC-3细胞的杀伤效应.

目的 构建一种自催化发夹组装无酶信号放大的靶标快速荧光法,用于检测靶标miRNA.方法 首先在金纳米颗粒(AuNP)表面修饰5-羧基荧光素(FAM)标记的DNA发夹探针H1,形成探针AuNP-H1,H1的荧光被AuNP猝灭.加入靶标miRNA会导致AuNP上的H1标记荧光素远离AuNP而重新发射荧光,随后H1与DNA发夹探针H2发生循环自组装,靶标循环被利用,导致荧光信号放大.将探针AuNP-H1、探针H2及不同浓度的miRNA-721共反应后,在480 nm激发波长下测定体系的荧光强度.结果 以急性心肌炎生物标志物miRNA-721为模型靶标,在优化的实验条件下使用20 μL探针AuNP-H1、50 μL 3 μmol/L探针H2(退火缓冲液为20 mmol/L Tris-HCl、100 mmol/L NaCl、5 mmol/L MgCl2,pH 7.4)与 50 μL不同浓度(0.1～5 μmol/L)的 miRNA-721 在 30 ℃共反应20 min,发现在520 nm处的相对荧光强度变化值(△F=F-F0)与miRNA-721浓度(C)呈良好的线性关系,拟合线性方程为△F=29 232×lgC-52 435(R2=0.991 0).该荧光法检测限为1.23 nmol/L.在正常人血清中的加标回收率为92.71％～104.02％.一次完整的miRNA分析可以在20 min内完成.结论 该方法可用于生物样品中miRNA-721的检测,为急性心肌炎的早期诊断提供了一种快速检测手段.

目的 构建负载内源性一氧化氮供体催化剂铜复合物的纳米纤维小口径人工血管材料,评价其生物功能.方法 合成催化体内一氧化氮供体释放一氧化氮的铜离子复合物(Cu(II)-DTTCT).用 Cu(II)-DTTCT 和具有良好生物相容性的高分子聚合物——聚己内酯(PCL)为原材料,精确催化剂用量,同轴电纺方式制备小口径人工血管支架材料.对其进行一氧化氮释放量、铜离子复合物包载率以及细胞毒性的测定.采用 SD 大鼠作为半体外和体内评估载体.应用动静脉分流、植入材料原位移植术、活体超声检测、体式显微镜和扫描电镜观察、HE 染色等技术评价其生物功能.结果 构建以催化剂 Cu(II)-DTTCT 和 PCL 为芯,以PCL 为壳的具有芯壳结构的小口径人工血管支架材料PCL&Cu(II)-DTTCT.PCL&Cu(II)-DTTCT 在所检测时间没有出现一氧化氮明显突释现象.铜离子复合物包载率为91.60%;PCL&Cu(II)-DTTCT 纤维薄膜的细胞毒性与对照组(PCL)相比几乎没有明显差异.半体外行动静脉分流实验 1 h 后,体视显微镜下对照组 PCL 材料内壁见沉积和血小板黏附现象,实验组 PCL&Cu(II)-DTTCT 材料内壁相对干净光滑,没有明显血栓;扫描电镜下观察,对照组 PCL见大量血小板黏附,实验组 PCL&Cu(II)-DTTCT 材料上血小板很少,清晰可见人工血管纤维结构;PCL 对照组和PCL&Cu(II)-DTTCT 实验组在行人工血管原位移植术 2 周、1 个月、3 个月、6 个月后,用超声检测移入血管均通畅,均无因血管阻塞死亡情况;1 个月后活体取材后体视显微镜下实验组 PCL&Cu(II)-DTTC 管壁均匀,内腔干净,没有明显的血栓,对照组由于红细胞的浸润表面出现了一些微血栓;扫描电镜观察可见,两组管腔表面已被完全的覆盖,PCL对照组可见血小板,PCL&Cu(II)-DTTCT 实验组未见明显血小板影像;通过 HE 染色来分析血管支架的组织再生情况,对照组和实验组血管支架内腔可以观察到一层再生组织,实验组新生组织的厚度明显高于对照组.实验组有核细胞黏附高于对照组.结论 构建的负载内源性一氧化氮供体催化剂铜复合物的纳米纤维小口径人工血管材料 PCL&Cu(II)-DTTCT,可以促使一氧化氮持续释放,发挥抑制血小板黏附的生理功能,抑制血栓的形成和早期再狭窄的发生,在早期促进组织再生.

目的 设计一类共载锰单原子纳米酶(manganese single-atom nanozyme,MnSAE)和驱蛔素(ascaridole,Asc)的壳聚糖靶向水凝胶,为幽门螺杆菌Helicobacter pylori的根除治疗提供一种新思路.方法 首先以NH2-PEG-COOH为连接臂,将脲基(urea-)修饰到壳聚糖的C6-羟基上,制备壳聚糖靶向材料脲基PEG壳聚糖(Urea-PEG-Cs,UPCs),然后以中空的沸石咪唑酯骨架材料-8(zeolitic imidazolate frameworks-8,ZIF-8)为模板吸附锰离子(Mn2+),并通过高温热解法构建MnSAE,最后将MnSAE和土荆芥Chenopodium ambrosioides的药效成分驱蛔素加入到UPCs溶液中,构建共递送MnSAE和驱蛔素的壳聚糖靶向水凝胶(Asc/MnSAE@UPCs);利用核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对UPCs结构进行鉴定,扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察水凝胶的形态和元素分布.并对水凝胶的释药、溶胀率、黏附性、类酶催化活性和体外安全性进行评价;最后考察其体外抗幽门螺杆菌活性和胞内产生活性氧能力.结果 1H-NMR、FTIR结果表明,脲基修饰到壳聚糖骨架上.Asc/MnSAE@UPCs水凝胶为片状多孔结构,具有良好的溶胀性、黏附强度和体外安全性;该水凝胶具有过氧化物酶和氧化物酶活性,能够产生羟基自由基和超氧阴离子,与驱蛔素联用发挥优异的抗幽门螺杆菌活性.结论 Asc/MnSAE@UPCs水凝胶能够整合MnSAE和土荆芥的中药单体成分驱蛔素的优势,发挥优异的化学动力、化学治疗的协同靶向抗菌作用,具有重要的研究价值和临床意义.

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide,CO2)还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义.光捕获、光电转化和 CO2 固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO2 的资源化利用效率.为了解决上述问题,本文从生物化学与代谢工程相结合的角度,系统总结了光驱动杂合系统的构建、优化与应用,并从酶杂合系统、生物杂合系统以及杂合系统应用 3 个方面分析了光驱动 CO2 还原合成化学品的最新研究进展.在酶杂合系统方面,采用的策略主要有提升酶催化活性、增强酶稳定性等;在生物杂合系统方面,采用的方法主要包括增强生物捕光能力、优化还原力供应以及改善能量再生等;在杂合系统应用方面,主要阐述了光驱动CO2还原生产一碳含能化合物、生物燃料以及生物食品等.最后,从纳米材料(包括有机材料和无机材料)和生物催化剂(包括酶和微生物)两个方面,展望了人工光合系统的进一步发展方向.

研究通过溶胶-凝胶法,将钴元素(Co)与TiO2掺杂在一起合成C@TiCoO3@TiO2纳米材料,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射测试(UV-Vis DRS)对其进行表征.结果表明:该材料由Ti、O、C、Co元素组成,呈块状;主要以锐钛矿晶型形式存在,可见光的吸收范围大(762 nm),禁带宽度窄(1.63 eV),对可见光有较好的响应能力.5 mg/mL的C@TiCoO3@TiO2在LED可见光(功率7 W)下,分别照射60和100 min即可完全杀灭金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌.细胞毒性实验表明,合成的C@TiCoO3@TiO2具有较好的生物相容性.实验合成的C@TiCoO3@TiO2纳米复合材料有潜在的抗菌应用价值.

普鲁士蓝纳米粒子(PBNPs)由于其尺寸可调、易于合成和表面修饰、具有良好的光热稳定性和生物相容性,近年来引起广泛关注.因其中空介孔的结构和离子交换的特性,PBNPs可作为理想的药物载体和放射性铯或铊中毒的解毒剂;用作MRI和光声成像的对比剂时,可以显著提高图像的成像质量;PBNPs在光热治疗和纳米酶的催化治疗方面也取得令人满意的疗效.本研究对近年来PBNPs在生物医学中成像与治疗方面的应用进行综述,旨在为PBNPs的相关研究提供参考.