谷战军课题组

梅林强同学在《Nanoscale》上发表关于硫化钼纳米片的生物降解和安全性评估的研究论文

2019-02-21 11:23来源:课题组原创作者:梅林强浏览数:165 

在过去的几十年中,无机纳米材料以其独特的物理化学性质受到了广泛的关注。其合成和应用的不断发展,使得无机纳米材料有更多的机会直接或间接的释放到自然环境中或暴露在生态环境中,从而随生态系统进入到生物体内,对人体健康造成潜在危害。迄今为止,研究人员已将重点放在了一系列关于典型无机纳米材料生物效应和安全性的研究上,如贵金属、碳基纳米材料、量子点、金属氧化物/硫化物和二维纳米材料。这些纳米材料很可能在进入复杂的生物微环境后被吸收、放大和生物降解。评估这些无机纳米材料的生物易位和生物降解行为是全面评估其对人类健康风险的最关键问题。因此,迫切需要对无机纳米材料在生物微环境中的易位和生物转化进行系统评价,并使其物理化学性质介导的毒性降到最低。

dfsf.jpg

硫化钼(MoS2)作为一种广泛应用的类石墨烯结构纳米材料,因其高效光热转换、易于表面修饰、表面积大等优点,在生物医学领域受到了极大的关注。为了进一步将MoS2应用于更多的领域,研究其生物效应和安全性问题是非常重要的。目前,主要利用传统的X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、透射电镜(TEM)等传统方法研究MoS2在空气和其他有氧环境中的稳定性或降解性。由于传统分析技术的局限性,定量阐明纳米MoS2在生物微环境转移过程中生物转化相关的降解作用,特别是生物转化与毒性之间的关系的相关研究十分欠缺。同步辐射(SR)光束具有非常强的光源,具有高密度的光子和可调的能量范围。X射线近边吸收(XANES)是一种能够在纳米材料原位提供价态和原位信息的非破坏性检测方法。基于时空化学信息的单细胞成像具有确定纳米材料空间积累和分布的能力。而且,基于SR透射X射线显微镜(SR-TEM)是一种新的单细胞成像技术,具有空间分辨率高、原位真实三维成像和灵敏度好等优势。XANESSR-TXM的结合可以克服传统分析技术的不足。利用XANESSR-TXM的这些独特优势,对二硫化钼的易位和降解相关生物安全性进行系统比较和评价,将有利于促进二硫化钼的临床前应用。

在此,我们利用改进的液相插层剥离技术合成了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的2HMoS2纳米片(MoS2-PVP NSs)。研究了其在典型模拟生物微环境作用下的易位、生物转化相关的生物降解以及安全评价。SR-TXM技术可以在生物透射电镜的介导下,在单细胞水平上研究真实的原位二维/三维成像,包括细胞对MoS2-PVP纳米片的摄取和外排过程都清晰可见。将XANES与传统的XPS相结合,准确地定量了MoS2-PVP纳米片在降解过程中的元素化学价态的改变以及存在形式。此外,我们研究了MoS2-PVP纳米片通过三种典型的给药方式(灌胃、尾静脉和腹腔注射)下其代谢动力学和毒性评估。此研究利用多种技术的结合在多方面表明MoS2-PVP纳米片的转移、化学转化、生物降解和安全性评价。

2019-Nanoscale-Translocation, Biotransformatio.jpg

该论文的第一作者为中国科学院高能物理研究所的梅林强同学,中国科学院高能物理研究所的谷战军研究员和尹文艳副研究员,以及山东科技大学的苏春建副教授为该论文的共同通讯作者。

文献信息:

Mei Linqiang, Zhang Xiao, Yin Wenyan*, Dong Xinghua, Guo Zhao, Fu Wenhui, Gu Zhanjun*, Su Chunjian*, Zhao Yuliang. Translocation, Biotransformation-Related Degradation, and Toxicity Assessment of Polyvinylpyrrolidone Modified 2H Nano-MoS2. Nanoscale. 2019. DOI: 10.1039/C8NR10319D