【聚焦“雙一流”】我?;瘜W、材料研究領域再添新成果

發布時間:2020-01-09

本網訊(化學化工學院 孫喆)2019年,我?;瘜W化工學院畢紅教授團隊在碳點基磁共振成像(MRI)照影劑、腫瘤的光動力治療(PDT)光敏劑以及碳點的光活化行為研究方面取得一系列喜人進展。

畢紅教授和團隊成員(前排右5為畢紅教授)


畢紅教授團隊設計出一種氟、氮雙摻雜的碳點,其結構易于與Fe3+形成一個穩定的絡合物(Fe3+@F,N-CD),該絡合物在細胞和小鼠腫瘤部位具有較高的縱向弛豫率和較強的核磁共振成像對比度(圖1)。這種絡合物的有效利用將使對癌癥進行體內可視化監測成為可能,亦為新型MRI造影劑的合成及其生物應用提供了積極有益的嘗試和新思路。該成果以Fluorine and Nitrogen Co-Doped Carbon Dot Complexation with Fe(III) as aT1 Contrast Agent for Magnetic Resonance Imaging為題發表在美國化學會的期刊ACS Applied Materials & InterfacesIF: 8.456,DOI: 10.1021/acsami.9b03644)。安徽大學化學化工學院2016級博士研究生汪靜敏為該文的第一作者,特聘教授Paulo C. Morais和合肥工業大學陸楊教授為該文的實驗和數據分析提供了重要指導,畢紅教授、安徽醫科大學第一附屬醫院張仁泉主任以及中國科學技術大學附屬第一醫院徐運軍主任為該論文的共同通訊作者,安徽大學為該論文的第一單位。

1.Fe3+@F,N-CD絡合物用于小動物活體MRI成像


在上述工作的基礎上,該團隊又設計合成了一種銅離子摻雜碳點(Cu-CDs)并將其應用于PDT。這種Cu-CDs在可見光照射下單線態氧(1O2)產率高,可以有效殺死腫瘤細胞并抑制3D細胞團的生長,PDT效果顯著(圖2)。該成果以Copper-Doped Carbon Dots for Optical Bioimaging and Photodynamic Therapy為題發表在美國化學會的期刊Inorganic ChemistryIF: 4.850,DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02283)。安徽大學化學化工學院2016級博士研究生汪靜敏為該文的第一作者,特聘教授Antonio C. Tedesco為該文的撰寫和數據分析提供了重要指導,畢紅教授為該論文的通訊作者。

圖2. Cu-CDs對腫瘤細胞及其3D細胞團的PDT治療效果

在對碳點生物醫用方面研究的同時,該團隊對碳點的光學性質進行了深入研究,發現氟、氮雙摻雜碳點(F,N-doped CDs)呈現明顯的壓致變色和光活化熒光增強現象(圖3),這是碳點光活化現象在國際上首次報道。該成果以“Photoactivated Fluorescence Enhancement in F,N-Doped Carbon Dots with Piezochromic Behavior”為題發表在國際頂尖專業期刊Angewandte Chemie International EditionIF:12.257,DOI: 10.1002/anie.201913800)。安徽大學化學化工學院20 17級碩士研究生蔣磊和18級碩士研究生丁海貞為該文的共同第一作者,畢紅教授、吉林大學肖冠軍教授和鄭州大學盧思宇教授為該論文的共同通訊作者,安徽大學為該論文的第一單位。

圖3.  F,N-doped CDs的壓致變色和光活化熒光增強現象

近年來,畢紅教授團隊在碳點基納米生物材料研究方面取得了一系列喜人成果,相關研究成果陸續發表在Angewandte Chemie International Edition, ACS Applied Materials & Interfaces, Inorganic Chemistry, Nanoscale, Journal of Materials Chemistry B, Chemical Communcation Advanced Healthcare Materials等國際知名學術期刊上,并因此受邀為美國化學會的期刊撰寫一篇有關碳點的綜述,發表在ACS Applied Bio Materials 2019, 2, 6, 2317-2338。我?;瘜W化工學院博士后Sadat Anwar為該文的第一作者,嚴滿清副教授、王其洋副教授為該文的共同作者,畢紅教授為該文的通訊作者。此外,上述相關研究成果還申報了5項國家發明專利,為學?!半p一流”建設再添新成果。


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