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)合實驗室的研究人員發(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)以及納米顆粒進入細胞的能力與機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，該實驗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，該實驗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遠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)，比如跨越細胞膜進入細胞內(nèi)等過程，將產(chǎn)生極大的影響，而納米顆粒進入細胞的能力與機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)等系列研究正在進行中。