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一文介绍具有光裂合酶活性的多孔棒状二氧化铈纳米酶(PN-CeO2)
发布时间:2021-07-05     作者:axc   分享到:

光裂合酶的催化实际上是光催化过程,许多半导体材料可提供类似的催化性质,如二氧化钛(TiO2),氧化锌(ZnO)等。这些材料在光照下会产生大量活性氧(ROS),以至于在可见光照射下CPD也能完全分解。幸运的是,二氧化铈纳米酶作为一种半导体和抗氧化剂,不仅能够产生光电子分解CPD,而且可以**ROS的产生。所以该纳米酶可以模拟光裂合酶的功能,能够选择性切割UV形成的CPD,以及化学修复DNA损伤。此外,我们通过实验合成的CeO2纳米酶为多孔棒状,表面的缺陷可以增强CPD的吸附和电子的传递,**地提升了类酶活性。体内外实验结果显示,CeO2纳米酶可以抵挡紫外线对细胞或皮肤带来的伤害。

1.材料和制备与表征

通过水热法合成的多孔棒状CeO2纳米酶(以下简称PN-CeO2)直径在6 nm左右,长度约60 nm,表面孔的大小在2-4 nm。对紫外光和可见光分别有较强和较弱的吸收。(图1)

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2.光裂合酶活性检测

与商品化的TiO2和ZnO对比,PN-CeO2不会产生大量的ROS(图2B)。在CPD中添加PN-CeO2并用可见光照射后,检测CPD分解成单体的比例。结果显示,尽管在可见光照射下,CPD有小部分发生了自然修复,但PN-CeO2和光照组合后,修复比例远远提升(图2C)。通过添加空穴清除剂EDTA和电子清除剂K2S2O8进一步验证了在催化过程中PN-CeO2的电子传递作用(图2D)。

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3.PN-CeO2的光裂合酶动力学研究

为了进一步研究PN-CeO2的催化能力,作者合成了二氧化铈纳米颗粒(NP-CeO2)、无表面缺陷的二氧化铈纳米棒(NR-CeO2)和在不同温度下(300℃和500℃)退火的多孔棒状二氧化铈纳米酶(PN- CeO2-300和PN- CeO2-500)。在这些材料中PN- CeO2有较多的Ce3+及较高的催化效率(表1和图3)。作者认为,高的催化效率来自于PN- CeO2丰富的表面缺陷对底物CPD的吸附。

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4.体外活性检测

将人永生化角质细胞系HaCaT和PN-CeO2共孵育后用紫外光照射,之后再用可见光照射。与未添加PN-CeO2或无可见光照射的组对比,细胞内CPD量**(图4)。

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5.体内抗紫外检测

将小鼠裸露的皮肤涂抹水或PN-CeO2后,再用紫外光照射10分钟,之后再用白光照射30分钟。取小鼠皮肤检验CPD的生成量及皮肤损伤情况。结果显示,可见光照射后,PN-CeO2可帮助皮肤抵抗紫外线的损伤(图5)。

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聚苯胺/氧化铈(PANI/CeO2)复合纳米材料

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镍/二氧化铈(Ni/CeO2)纳米复合催化剂

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纳米氧化铈/锌(CeO2/Zn)复合粉末

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氧化镁/二氧化铈纳米复合材料(MgO/CeO2)

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石墨烯/氧化钇的复合材料(GO-Y2O3)

聚苯胺/氧化铜纳米复合材料

CeO2/聚苯胺纳米复合材料

聚氨酯/CeO2纳米复合材料

LDO/CeO2纳米复合材料

In2O3/CeO2纳米复合材料

四氧化三钴/氧化铈纳米复合材料(Co3O4/CeO2)

(CNTs-CeO2)碳纳米管/氧化铈复合光催化剂

介孔空心氧化铈稀土上转换发光纳米材料(Ce-UCNPs)

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锌-铝一铈三元类水滑石(ZnAlCe-LDHs)

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铂-氧化铈/石墨烯复合纳米材料(PtNi3/CeO2/RGO)

氧化石墨烯改性ZnO/CeO2复合纳米材料

磷酸铁锂/石墨烯复合材料

碳纳米管负载二氧化铈CeO2纳米粒子

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NdO-Ce/Zr氧化钕/多壁碳纳米管复合材料

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硫酸亚铈 硫酸铈八水 cas:13454-94-9

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氢氧化铈 水合氧化铈 cas:12014-56-1

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四-(三氟乙烷氧基)酞菁锗

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光电转移材料—金属酞菁化合物

醋酸铈 cas:206996-60-3

硝酸铈铵 硝酸铈(Ⅳ)铵 cas:16774-21-3

硝酸铈 硝酸亚铈 cas:10294-41-4

纳米氧化铈、微米氧化铈

氧化铋掺杂氧化铈纳米材料(Bi2O3-CeO2)

钬掺杂铁酸铋基纳米薄膜

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镧系离子掺杂钼酸铋基可见光催化材料

MoS2二硫化钼改性铋基可见光催化剂

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二氧化铈/钼酸铋(CeO2/Bi2MoO6)复合光催化剂

硫掺杂石墨相氮化碳催化材料

硫化钨掺杂石墨相氮化碳(WS2/g-C3N4)

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碳掺杂氮化硼纳米管

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硅硼氧氮纤维/氮化硅陶瓷复合材料

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BAS/SiC碳化硅复合材料

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二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料CeO2-TiC

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二氧化铈基纳米金复合催化材料(CeO2-Au)

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三氯化铈-碘化钠/环糊精催化剂CeCl-3·7H-2O-NaI/γ-CD)

CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层

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多壁碳纳米管/氧化铈(MCNTs/CeO2)纳米粒子复合材料

氧化钕/氧化铈(Nd₂O₃/Nd₂O₃)复合纳米材料

纳米二氧化钛/氧化铈(TiO2-CeO2)复合材料

纳米CeO2/水性聚氨酯复合材料

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Ni-ZrO2-CeO2二元纳米复合镀层

氧化锌/氧化铈复合氧化物(ZnO/CeO2)


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