合成Imogolite纳米管的挥发诱导自组装

利用溶液液滴挥发研究了合成Imogolite纳米管的自组装行为,并利用透射电镜和电子衍射等手段研究了挥发干燥斑的结构。纳米管的聚集行为受溶液的浓度、pH值及离子强度的影响。提出自组装过程的驱动机制可能包括液滴的毛细管流动和表面效应以及湿度性质。

Imogolite类纳米管直径单分散性密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法研究了三种imogolite类(未取代、NH_2取代和F取代)纳米管的直径单分散性及表面电荷的分布情况,并从键长方面定性地解释了直径单分散性的原因.我们给出了IMO,IMO_NH_2和IMO_F的应变能曲线,结果表明三种纳米管结构的最稳定管径值按照IMO<IMO_NH_2<IMO_F的顺序递增,而imogolite类纳米管直径单分散性是由于管径的增大导致内部Si—O,Al—O键与外部Al—OH键键长变化趋势相反造成的,总之是内部Si—O,Al—O键和外部Al—OH键相互作用的结果.此外,对三种稳定的纳米管结构做了Mulliken布局分析,并总结了纳米管直径变化对表面电荷的影响.结果表明正电荷主要积聚在外表面,而内表面则感应出负电荷,同时随着纳米管直径的增大表面电荷逐渐增加,揭示了表面电荷与管径大小的关系.研究表明,可以通过改变imogolite内表面不同的官能化取代来控制纳米管直径,进而调节表面电荷的分布情况,这在imogolite类材料的分子设计及应用方面有着重要意义.

液滴蒸发形成单根分散的合成Imogolite纳米管

用透射电子显微镜和电子衍射技术研究了合成Imogolite液滴干燥形成的纳米管聚集形态.研究表明,液滴在空气中干燥时,当溶液浓度较高时,Imogolite纳米管形成紧密缠结的网状结构;当溶液浓度较低时,Imogolite纳米管形成取向的管束结构.在乙醇气氛下干燥时,观察到了单根分散的Imogolite纳米管,证实了合成的Imogolite纳米管长度具有多分散性.

负载纳米钽的液晶显示光固化聚乳酸支架制备及促成骨性能

背景:聚乳酸因具有良好的生物相容性和可控的降解速率在生物医学工程中得到了广泛应用,然而存在机械强度低和生物活性不足等缺陷,限制了其在骨组织工程中的进一步应用。目的:构建聚乳酸/聚多巴胺/钽(PLA/PDA/Ta)骨组织工程支架,探究其生物安全性和体外促成骨性能。方法:利用液晶显示光固化技术制备具有多孔结构的聚乳酸(PLA)支架,将PLA支架分别浸泡在多巴胺溶液与多巴胺-纳米钽混合溶液中分别制备聚乳酸/聚多巴胺(PLA/PDA)支架、PLA/PDA/Ta支架,表征支架的微观形貌与水接触角。将MC3T3-E1细胞分别与PLA、PLA/PDA、PLA/PDA/Ta支架共培养,进行CCK-8检测与活/死细胞染色;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶、茜素红染色及成骨基因检测。结果与结论:①扫描电镜下可见3种支架均具有互连的多孔三维结构,平均孔径为200μm;PLA/PDA/Ta支架的水接触角低于PLA、PLA/PDA支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞的增殖(P<0.05);活/死细胞染色显示3组细胞增殖良好;③碱性磷酸酶与茜素红染色显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞碱性磷酸酶的表达与矿化结节形成;RT-qPCR检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞骨形态发生蛋白、Runx-2及Ⅰ型胶原mRNA的表达(P<0.05,P<0.01);④结果表明,PLA/PDA/Ta支架具有优异的促细胞增殖与成骨活性。

纳米尺度下水液滴撞击固体表面润湿性行为的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强度之间的变化关系.研究结果显示:液滴在不同润湿性壁面上会产生明显不同的润湿演化特性.模拟结果表明对于亲水材料,由于壁面附近水分子所受的势能束缚随温度升高而增强,平衡接触角则相应减小;对于疏水材料,由于随温度的升高分子之间增加的势能大于固液之间增加的势能而表现出平衡接触角随着温度升高而增大的趋势.因此,针对其材料亲水性能,可以通过改变温度影响其润湿行为,从而提高传热、传质和自清洁性能.

近红外光响应性纳米颗粒h-PCuNF介导多模态疗法治疗恶性肿瘤

背景:基于多功能纳米材料的精准治疗是恶性肿瘤的新型治疗模式,多功能纳米材料可以将多种成像和治疗模式整合到一个纳米级平台中,实现可视化联合治疗。目的:制备载碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱的新型纳米颗粒h-PCuNF,探讨其介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。方法:采用双乳化法将碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱搭载到中空聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米载体的壳层中,制备出新型纳米颗粒h-PCuNF,表征该纳米颗粒的形态、结构、粒径、Zeta电位等。在去离子水中,检测该纳米颗粒的MRI成像、光热转换及介导光催化和类芬顿反应产生活性氧的能力。在肝脏恶性肿瘤细胞系HepG2中,采用荧光成像和MTT法检测纳米颗粒h-PCuNF介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。结果与结论:①纳米颗粒h-PCuNF呈中空球形结构,壳层中搭载有碱式磷酸铜纳米颗粒(载药率和包封率分别为26.3%和63.2%)和荷叶碱(载药率和包封率分别为11.0%和52.6%),平均粒径为(309.2±10.0)nm,Zeta电位为(-12.5±0.9)mV,在生理环境中具有良好的悬浮稳定性。②在去离子水中,纳米颗粒h-PCuNF可以显著增强T1加权MRI成像;在近红外激光照射下,纳米颗粒h-PCuNF具有良好的光热转换和光催化活性氧生成的能力;此外,纳米颗粒h-PCuNF可以消耗谷胱甘肽并介导类芬顿反应产生•OH。③纳米颗粒h-PCuNF可被肿瘤细胞HepG2摄取,并且主要分布在细胞质中;纳米颗粒h-PCuNF被近红外激光照射激活后,碱式磷酸铜纳米颗粒介导的光热/光动力/化学动力治疗可与荷叶碱介导的化疗协同治疗恶性肿瘤。

锯齿形氮化铝纳米带负阻器件电子输运性质研究

低维纳米带材料因为其结构的特异性而呈现出新奇的物理性质.修饰纳米带的边缘能够调制其电子性质.本文运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,探究了锯齿形氮化铝纳米带(ZAlNNR)单边氟化、单边氯化以及单边氢化的电子结构和输运特性.研究表明:锯齿型氮化铝纳米带可以通过以上手段实现能带结构的半导体-金属转换.计算电子输运特性,我们发现三种边缘修饰的器件均呈现出负微分电阻效应,其中AlN-F器件有最大峰谷电流比(PVCR),达到了1.78×10^(7),是硅烯纳米器件以及黑磷纳米器件的10^(6)倍.值得一提的是,相比于H-AlN-Cove纳米器件,AlN-F器件能够在更小的偏压范围内实现高PVCR.该结果为锯齿形氮化铝纳米带在低功耗纳米器件中的应用提供了广泛的前景.

聚集诱导发光纳米探针在前列腺癌光热诊疗中的应用

背景:基于“分子内运动受限”这一机制构筑的新型聚集诱导发光荧光探针可用于疾病标志物的检测、肿瘤诊断、细菌成像识别等多个方面。目的:构建基于聚集诱导发光的近红外二区纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs,探讨其用于前列腺癌靶向近红外二区荧光成像及光热治疗的潜能。方法:以卵磷脂、聚乙二醇磷脂、叶酸-聚乙二醇磷脂、聚集诱导发光分子2TT-oC26B为原料,采用纳米沉淀法合成叶酸靶向纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs,对其进行基本表征。选取PC3人前列腺癌细胞、人脐静脉内皮细胞为实验对象,检测纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs的细胞毒性与光照毒性;选取PC3人前列腺癌细胞为实验对象,采用流式细胞术和钙黄绿素/碘化丙啶染色法检测该纳米探针的光热治疗效果。选取BALB/C裸鼠腹部皮下注射PC3人前列腺癌细胞建立肿瘤模型,尾静脉注射纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs后立即对小鼠进行近红外二区荧光成像,12 h后激光照射肿瘤5 min,14 d内观察光热治疗效果。结果与结论:①纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs呈球形,平均粒径(171.0±0.3)nm,具有广谱光吸收能力和延伸至近红外二区的尾部发射,在激光辐照下可发出明亮的近红外二区荧光信号;②纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs的细胞毒性低、光毒性高;流式细胞术及钙黄绿素/碘化丙啶染色法显示,纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs对PC3人前列腺癌细胞具有明显的光热杀伤效果;③纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs成功实现了对活体小鼠血管的近红外二区荧光成像,并确认了在肿瘤部位的最大富集时间为12 h,估算后肢腿部及腹部单根血管的血管宽度分别为0.63 mm和0.42 mm,治疗后14 d小鼠肿瘤体积明显减小;④结果表明,纳米探针FA-DSPE-PEG-AIE@NPs能有效实现前列腺癌的近红外二区荧光成像及光热治疗,有望为前列腺癌的早期诊断及联合治疗提供新手段。

光响应纳米材料在骨组织再生中的应用

背景:光响应纳米材料兼具纳米材料的优点以及光响应的独特优势,在组织再生、生物成像、疾病诊断、药物递送和靶向治疗等生物医学领域广泛应用,是目前功能材料领域的研究热点。目的:综述光响应纳米材料及其在骨组织再生中的应用优势和研究进展。方法:应用计算机检索中国知网和PubMed数据库,主要的英文检索词为“light-responsive,photoresponsive,nanomaterials,bone defect,bone regeneration,osteogenesis,osseointegration”,主要的中文检索词为“光响应,纳米材料,骨缺损,骨再生,骨结合”,根据纳入和排除标准筛选相关文献,最终纳入59篇文献进行综述。结果与结论:光响应纳米材料的表面形貌可通过直接调节成骨细胞及间接调节免疫相关细胞的基因表达及生物学行为来促进骨组织再生。光响应纳米材料可利用光热抗菌、光动力抗菌促进感染性骨缺损的修复。光响应纳米材料产生的温和光热刺激可通过上调成骨相关基因、蛋白质的表达及功能性成骨来有效增强成骨作用。光响应纳米材料在光照下可产生电子,进而通过调节细胞局部电位变化达到无创促进骨组织再生的目的。基于光响应纳米材料的药物释放系统可在特定光源照射下发生结构变化,以促进药物释放,为骨组织再生提供靶向治疗策略。

磁性纳米材料与磁场效应加速骨损伤修复

背景:磁性纳米材料具有促进干细胞成骨分化和抑制破骨细胞形成等生物活性,并在磁场协同下有效促进损伤骨组织愈合,在骨损伤修复中具有广阔的应用前景。目的:综述磁性纳米材料与磁场促进骨修复的作用机制,及其在骨损伤修复领域的研究进展。方法:在PubMed和Web of Science数据库中进行相关文献检索,检索词为“magnetic nanomaterials,magnetic field,bone repair,bone tissue engineering,stem cell,osteoblast,osteoclast”。检索文献时限为2003-2023年,将其进行筛选和分析,最终纳入98篇文献进行分析。结果与结论:①磁性纳米材料具有促成骨细胞分化、抑制破骨细胞形成和调节免疫微环境等生物效应;此外,磁性纳米材料可调节组织工程支架的机械性能和表面形貌等理化性质,并赋予其磁性,有利于调控干细胞的黏附、增殖与成骨分化。②磁场具有调控细胞内多条信号通路发挥促成骨细胞分化、抑制破骨细胞形成和刺激血管生成等生物学效应,从而加速损伤的骨组织愈合。③磁性纳米材料与磁场的联合应用,通过激活机械转导、增加细胞内磁性纳米粒子含量、增强微磁场效应等加速骨损伤修复,为骨组织工程的研究提供了新的思路。④磁场在临床骨折、骨质疏松症和骨关节炎疾病的治疗中展现出确切疗效,促进骨组织生长、减轻骨质流失和缓解疼痛,改善患者的生活质量。⑤磁性纳米材料与磁场在骨损伤修复与再生中应用潜力大,但磁性纳米材料、磁场和细胞之间的相互作用机制尚未完全阐明,而且磁场调控细胞内分子事件的关键参数,包括磁场类型、强度、频率、作用时间和作用方式等,以及特定磁场对骨细胞的精确生物效应和潜在机制仍有待明确。⑥未来需要进一步关注其对损伤组织微环境中的破骨细胞、神经、血管和免疫细胞的影响,而关于磁性材料用于人体安全性问题,有待系统性研究其分布、代谢以及急性和慢性毒性等。

铂修饰氮化铝纳米管对CO的吸附性能研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了铂修饰的(5,5)氮化铝纳米管的几何结构、电子性质以及与一氧化碳(CO)之间的相互作用.结果表明:铂原子吸附于氮化铝纳米管表面氮原子的顶位时能量最低.铂原子附近可以吸附四个CO分子,平均吸附能在1.189-2.940 eV之间,铂原子的修饰有效提高了氮化铝纳米管对CO分子的吸附能力.本研究为实验上开发制备性能更加优良的CO气体传感器提供理论指导.

含孔洞CoCrNiFeCu高熵合金纳米压入的分子动力学模拟

高熵合金具有优异的力学性能、耐磨耐蚀耐高温等性能,成为未来最有发展潜力的新型材料之一.因此,本文通过分子动力学模拟的方法探究了孔洞对CoCrNiFeCu高熵合金模型纳米压痕力学性能和位错演化的影响.结果表明,屈服点、载荷、杨氏模量和硬度等力学参数随着孔洞深度D的增加呈现先增加后稳定的趋势.孔洞的存在显著影响了位错形核的位置,随着孔洞深度的增加,初始位错优先在孔洞与表面之间形成,随后集中在模型表面形成,且位错环由平面圆环状转变为“翼状”.在孔洞深度较小时(D<40A),位错环沿(110)面水平扩展,随着孔洞深度的增加,位错环开始向下扩展.此外,在压痕深度为30?时,位错密度随着孔洞深度的增加逐渐增加.

甲烷/乙烷混合工质纳米液膜蒸发传质特性的研究

采用分子动力学模拟方法研究了五种不同配比甲烷/乙烷混合工质纳米液膜的汽化过程,从蒸发现象、能量变化、涨落耗散规律及相对分子汽化量四个方面分析了混合工质的蒸发传质特性.结果表明:混合工质纳米液膜中甲烷配比越大,汽化起始时间越早,汽化过程越剧烈,汽化的持续时间越短,固定吸附层越薄,模拟体系动能和势能的增量越小,乙烷的存在会抑制甲烷的汽化;由涨落耗散分析可得,甲烷配比越大,对乙烷汽化的促进作用越强,汽化弛豫时间越短,整体汽化速率越快,传质效果越好.

空位缺陷硅烯纳米带结构与自旋极化电子性质的密度泛函紧束缚研究

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的硅烯纳米带的结构、稳定性和自旋极化电子性质.研究发现,稳定的完美和带有空位缺陷的硅烯纳米带表现为带有曲翘褶皱的蜂窝结构.纳米带边缘的曲翘度大于中心位置.空位缺陷更容易出现在纳米带边缘.纳米带的宽度可实现完美的硅烯纳米带的半导体性质和金属性之间的转换.硅烯纳米带中出现空位缺陷可有效调控纳米带自旋电子性质从半导体向金属性转变、半导体向半金属性转变,及金属性向为半导体或者半金属性质的转变.这种自旋电子性质的调控手段使得该种纳米材料在纳米电子自旋器件上有着潜在的应用价值.

纳米粒子在骨组织工程化基因修饰治疗中的应用

背景:传统的骨组织工程技术治疗临界骨缺损存在成骨效率低、安全性差等问题。而以非病毒纳米粒子为基因载体构建的基因强化型骨组织工程移植物,具有更高的成骨效率和安全性,引起了国内外学者的广泛关注和研究。目的:对当前国内外有关纳米粒子在组织工程成骨基因治疗研究中取得的新技术、新方法以及面临的挑战等进行综述,旨在为纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗研究提供参考。方法:第一作者在Pub Med、Web of Science和中国知网数据库上进行文献检索,并以“Bone defect repair,Bone tissue engineering,Gene delivery,Nanoparticles,Non-viral gene vector,Sustained release technology,Sequential release,Targeted delivery”作为英文检索词,以“骨缺损修复,骨组织工程,基因递送,纳米粒子,非病毒基因载体,缓释技术,序贯释放,靶向递送”作为中文检索词,最终纳入84篇文献进行总结。结果与结论:(1)在骨缺损愈合的各个生理阶段进行针对性的基因递送可以显著增强骨修复效果。在早期炎症阶段,通过纳米粒子递送抗炎基因来调节炎症反应,可以为后续骨愈合奠定基础;在血管新生期,向局部递送促血管化基因有助于形成高度组织化、可灌注的血管系统,加快骨愈合速度;随着血管化的进行,骨骼的神经再支配也开始发生,此时递送促神经再生的功能性基因有利于促进神经化骨再生;在成骨阶段,通过构建纳米粒子-成骨基因复合物,可以直接提升支架及体内新骨形成的效率。(2)各种有机、无机纳米颗粒、金属有机框架和外泌体等非病毒纳米载体,在骨组织工程基因治疗中具有巨大的潜力,这些纳米基因载体各有其独特的优势和不足,因此在实际应用时,需要根据基因转染效率、生物安全性和成骨特性等因素选择最合适的类型。(3)为了全面提升递送基因的效果,目前主要通过对纳米载体进行各种功能设计来增强基因转染效率,包括增强缓释性和多基因递送序贯性等时间调控能力、增强对骨组织和成骨相关细胞的空间靶向能力、增强跨膜运输效率和细胞核靶向能力等全过程调控手段。(4)未来要进一步推动纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗在临床上的应用,还需要克服诸多技术挑战,包括提高有机纳米基因载体的基因转染效率、降低无机纳米载体的生物安全性风险、优化新型纳米载体的生产工艺以及促进其它生理过程与成骨交互作用等,这些问题也是未来骨组织工程基因治疗的研究热点和潮流。

生物医学领域碳纳米材料10年研究前沿与热点

背景:生物医学领域碳纳米材料的研究蓬勃发展,相关科研成果逐年增加,但此领域的年发文量、国家、机构、作者的研究情况及研究热点与趋势等内容的可视化分析相对匮乏。目的:展现生物医学领域碳纳米材料研究现状,揭示主要的研究主体,探索研究热点及发展趋势,为此领域未来发展提供参考。方法:以Web of Science核心集数据库为文献来源,检索2012-2023年生物医学领域碳纳米材料的相关文献,运用Citespace软件以国家、机构、作者、关键词、共被引为节点生成知识图谱并进行可视化分析。结果与结论:①共纳入2932篇文献,碳纳米材料在医学领域年发文量多且增长速度较快;美国发文量较多;中国是该领域的新兴力量,发文量虽然最多,但研究水平和影响力还有待提高;中国科学院是最大的合作网络机构,主要以国内机构为合作对象,缺少与国外知名单位的合作。②关键词分析显示,碳点的绿色合成方式及应用是近年来的研究热点;其次碳纳米材料与癌症光疗、免疫疗法相结合的新方法是未来研究中的重点方向。③共被引动态发展趋势提示,组织工程是生物医学领域碳纳米材料的热点研究主题,主要包括碳纳米材料对于心脏和神经组织修复和再生的研究以及作为3D和4D生物打印的生物墨水添加剂。④未来随着生物医学领域朝着以治疗为中心的精准方向发展,科研人员应加快创建科学有效的碳纳米材料与科技、新型聚合物或有机分子及新治疗方法等结合形成的碳基体系,发挥碳纳米材料的最大效应。

双模态成像仿生纳米粒对甲状腺髓样癌的声动力治疗

背景:声动力疗法作为一种新型抗肿瘤治疗手段具有非侵入性和时空可控性的特点,在甲状腺髓样癌无创性治疗中具有广阔的应用前景。目的:制备具有双模态成像能力的仿生癌细胞膜涂层脂质纳米粒,检测纳米粒的理化性质、靶向能力、成像效果、细胞毒性和抗迁移能力。方法:以二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000、胆固醇、血卟啉单甲醚、全氟己烷为原料,通过薄膜水合-超声振荡法制备脂质纳米粒HP@LNP,其中血卟啉单甲醚装载于脂质纳米结构的疏水层,全氟己烷装载于脂质纳米结构的亲水核心层内;将甲状腺髓样癌细胞膜包覆于脂质纳米粒HP@LNP表面,构建具有主动靶向甲状腺髓样癌细胞能力的仿生脂质纳米粒MHP@LNP。表征纳米粒MHP@LNP的理化性质、靶向能力、免疫逃逸能力、成像效果、细胞毒性和抗迁移能力。结果与结论:①脂质纳米粒MHP@LNP呈现典型的核壳结构,粒径为131.06 nm,平均电位为-30.59 mV,凝胶电泳结果显示脂质纳米粒MHP@LNP与癌细胞膜蛋白图谱相符合,荧光共定位结果显示脂质纳米粒MHP@LNP与癌细胞膜的荧光信号显著重合。脂质纳米粒MHP@LNP纳米粒内血卟啉单甲醚的包封率为87.8%,载药率为14.6%。在低强度聚焦超声刺激下,脂质纳米粒MHP@LNP可发生相变产生微泡,在4 min时超声信号强度达到最大值。在激光照射下,脂质纳米粒MHP@LNP的光声信号强度与其质量浓度呈现线性相关。脂质纳米粒MHP@LNP具有同源细胞靶向能力和免疫逃逸能力。未经低强度聚焦超声照射前的脂质纳米粒MHP@LNP具有良好的生物相容性,而经低强度聚焦超声照射后产生具有细胞毒性的活性氧,有效杀伤甲状腺髓样癌细胞,并抑制甲状腺髓样癌细胞的迁移能力。②结果表明,脂质纳米粒MHP@LNP能够在超声和光声双模态成像引导下实现声动力治疗,用于治疗甲状腺髓样癌。

铜银纳米合金团簇结构转变的原子模拟

采用基于嵌入原子方法势的分子动力学方法对熔融Cu_(n)Ag_(53-n)(n=0~53)和Cu_(n)Ag_(54-n)(n=0~54)合金团簇的降温凝结过程进行模拟.通过结构相图、自由能、原子化能、形状因子、对分布函数、熵和直观可视化的原子堆积结构等多种计算分析手段,在原子尺度上探究温度、组分和初始构型等对小尺寸Cu-Ag合金团簇在降温凝结中的结构转变以及热力学量的影响.模拟结果表明,在室温下含有少量Cu原子的二元合金团簇可以形成的核壳式二十面体几何结构,同时Cu原子取代Ag原子也有助于合金团簇的稳定.组分的改变和温度的降低使堆积结构由无序变为有序,同时伴随着原子势能、形状因子、熵的振荡下降,低温阶段熵值下降明显.

硒及硒纳米颗粒生物学机制与口腔常见疾病的关系

背景:硒作为人体所需的微量非金属元素具有抗炎、抗氧化、抗菌、免疫调节和抗肿瘤等生物活性,已经在生物医学领域得到广泛应用。目的:总结硒及其纳米颗粒在抗炎、抗氧化、抗菌、免疫调节和抗肿瘤方面的功能和作用机制,以及在口腔医学领域的研究进展。方法:以“selenium,selenium nanoparticles,oral neoplasms,caries,dental pupal disease,periapical disease,dental implant”为英文检索词,以“硒,硒纳米颗粒,口腔癌,龋病,牙髓病,根尖周病,口腔种植”为中文检索词,分别在PubMed、中国知网、万方数据库进行文献检索,检索文献时限为2000年1月至2024年2月。经过对文献的深入分析和仔细阅读,最后选择74篇文献进行全面综述。结果与结论:(1)硒的生物学特性主要是通过合成硒蛋白,以抗氧化机制为核心,调节各种细胞因子和介导与之相关的信号通路,进而产生抗菌、免疫调节、抗肿瘤等作用;(2)硒除了在口腔癌、龋病、牙髓根尖周病等方面可用于早期诊断、治疗和预后判断外,更多的是可作为新型口腔材料在口腔领域应用,例如:用于开发新型牙科封闭剂或根管系统消毒剂,又或在优化口腔种植材料性能等方面有所应用;(3)生物安全性是影响硒在生物医药领域应用的最重要因素之一,选择合适的剂量和形式才能使其发挥出良好作用。硒在口腔材料学方面展现出了巨大的应用潜力和广阔的发展空间。

Ru团簇对Ni/Ni_(3)Al合金纳米线形变影响的原子模拟

镍基高温合金是制造先进航空发动机热端部件的关键材料之一,其高温力学性能直接关系到发动机运行安全和使用寿命.本文采用改进分析型嵌入原子模型(MAEAM)和分子动力学(MD)研究合金化元素钌(Ru)团簇对Ni/Ni_(3)Al纳米线形变机制的影响,结果表明:在单轴拉伸应变下,纳米线的弹性模量和屈服强度随温度升高而降低.温度较低时,纳米线形变由位错产生与发射而导致晶格滑移所引起.由于晶格热振动非谐效应不明显,Ru团簇阻碍效果显著,使得晶格滑移区域仅限于Ru团簇与Ni/Ni_(3)Al相界面之间且呈非对称分布.温度较高时,纳米线的形变由位错发射而引起晶格滑移所致,但因非谐效应显著,Ru团簇无法阻碍位错运动,滑移区域在Ru团簇周围对称分布于Ni_(3)Al相中.最后从Ru团簇微观结构及其稳定性的角度进一步分析其对纳米线形变影响.