纳米氧化铈作为电子储库:金属纳米粒子在氧化物上的自发沉积及其抗炎活性
贵金属纳米结构因其具有优异的催化性能而在生产应用中受到了广泛关注。而由于其本身热力学性质不稳定，在合成或催化过程中，纳米颗粒极易烧结或聚结，进而严重影响其催化活性。将贵金属纳米颗粒沉积在金属氧化物支架上已被证明是稳定纳米颗粒最有效的策略之一。传统的合成策略通常需要还原剂、稳定配体或高温还原处理来产生氧化物支撑的金属，然而，额外的处理通常会对纳米颗粒的活性表面积产生不利影响。
因此，本研究开发了一种简便的贵金属沉积策略，在中空介孔氧化铈（CeO2）纳米球表面生产银、金和铂纳米晶体。基于氧化铈中含有一定数量的混合价态铈离子并伴随一定数量的氧空穴，所开发的策略将直接利用氧化铈固有的还原电势产生均匀固定在氧化铈纳米球表面的高密度超细贵金属纳米晶体。
图1. CeO2@金属纳米酶的合成及其在炎症性疾病治疗中的应用
具有类酶活性的功能纳米材料被称为纳米酶，近年来受到了广泛的关注。多篇研究表明，纳米氧化铈和贵金属纳米颗粒都分别具有良好的类酶催化活性，且其类酶活性也已被探索用于治疗活性氧（ROS）相关的疾病。因此，我们利用CeO2@金属纳米结构的抗氧化特性来治疗小鼠溃疡性结肠炎（UC）和耳朵炎症模型。我们的发现揭示了CeO2@金属纳米酶具有ROS清除能力，并且通过下调促炎细胞因子：白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）抑制了炎症进展。在这三种纳米酶中，CeO2@Ag表现出优异的治疗活性，这归因于其优异的类超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性。浓度低至0.5毫克/千克体重的CeO2@Ag在UC和耳部炎症模型中明显地抑制了炎症过程。
图2. 在耳部模型中的抗炎活性
综上所述，本研究设计的简单的氧空位介导金属纳米颗粒生长策略为未来研究生产相同的氧化物支撑纳米复合材料以获得广泛的技术应用提供了方向。
该研究成果由伟德国际1946源于英国魏辉团队以“Nanoceria as an Electron Reservoir: Spontaneous Deposition of Metal Nanoparticles on Oxides and Their Antiinflammatory Activities”为题于2022年11月17日在线发表在国际期刊ACS Nano上。伟德国际1946源于英国助理研究员Faheem Muhammad博士、2020级硕士研究生黄福涛和副研究员程远博士为本文共同第一作者，伟德国际1946源于英国魏辉教授为通讯作者。以上研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、PAPD计划和中央大学基本科研业务费基金项目等项目的资助，同时也得到了南京显微结构国家实验室，江苏省人工功能材料重点实验室等单位的支持。
论文信息：
Faheem Muhammad,† Futao Huang,† Yuan Cheng,† Xiwen Chen, Quan Wang, Chenxin Zhu, Yihong Zhang, Xiaohan Yang, Peng Wang, and Hui Wei*
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07306
