近日，國家納米科學(xué)中心-中國科學(xué)院高能物理研究所納米生物效應(yīng)與安全性聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對納米結(jié)構(gòu)Gd@C82的球體表面進(jìn)行不同的化學(xué)修飾以后，球籠內(nèi)部的金屬原子的電子發(fā)射性質(zhì)出現(xiàn)周期性的交替變化。該成果于4月26日發(fā)表在材料科學(xué)界頂尖刊物《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)網(wǎng)絡(luò)版上。這種現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅為設(shè)計電子性質(zhì)可控的納米結(jié)構(gòu)材料具有重要意義，而且它會增強(qiáng)納米顆粒的表面電荷的局域化，這對納米顆粒的生物效應(yīng)以及納米顆粒進(jìn)入細(xì)胞的能力與機(jī)制與它們的藥效和毒理學(xué)效應(yīng)直接相關(guān)。這項研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委以及中國科學(xué)院的支持。 據(jù)悉，該實(shí)驗(yàn)室在碳納米材料的修飾與基礎(chǔ)性質(zhì)及其生物效應(yīng)研究方面，已經(jīng)形成系統(tǒng)的“研究鏈”，這項新的重要結(jié)果是在前面研究的基礎(chǔ)上開展深入研究的成果。去年，該實(shí)驗(yàn)室的研究人員把金屬釓原子包在一個約1納米左右的全封閉碳籠內(nèi)，然后在碳籠外表進(jìn)行適當(dāng)化學(xué)修飾制成納米顆粒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些類似三明治的納米顆粒對肝癌生長的抑止效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于目前臨床上使用的抗腫瘤藥物??順鉑和環(huán)磷酰胺。由于這種納米顆粒不是通過直接殺死細(xì)胞的方式產(chǎn)生抑止腫瘤的藥效，可能存在未知的新的抗腫瘤生長機(jī)制，研究人員對此正在開展深入系統(tǒng)的研究，其中之一就是對Gd@C82的表面進(jìn)行不同的化學(xué)修飾，然后研究它們的生物效應(yīng)以及抗腫瘤效果的變化。在研究生物效應(yīng)之前，研究人員通常首先對納米顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征。利用高能所同步輻射的光電子譜學(xué)研究表面修飾不同羥基數(shù)目的Gd@C82的電子發(fā)射性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，隨著碳籠表面羥基數(shù)目的改變，金屬原子的電子發(fā)射譜出現(xiàn)周期性的變化。深入研究發(fā)現(xiàn)，這種周期性的變化是由于表面化學(xué)修飾的變化，誘導(dǎo)內(nèi)部金屬原子的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致。不僅如此，羥基數(shù)目的改變可以導(dǎo)致碳籠表面的電子性質(zhì)在共軛效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)之間轉(zhuǎn)變。 負(fù)責(zé)這項研究的趙宇亮研究員介紹說，這種現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅為設(shè)計電子性質(zhì)可控的納米結(jié)構(gòu)材料具有重要意義，而且它會增強(qiáng)納米顆粒的表面電荷的局域化，這對納米顆粒的生物效應(yīng)，比如跨越細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)等過程，將產(chǎn)生極大的影響，而納米顆粒進(jìn)入細(xì)胞的能力與機(jī)制與它們的藥效和毒理學(xué)效應(yīng)直接相關(guān)。目前，這些納米顆粒的生物效應(yīng)、抗腫瘤效應(yīng)等系列研究正在進(jìn)行中。