施剑林带领的团队在二维纳米材料水解制氢抗炎方面取得重要进展

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氢气 (H2) 作为一种新兴的治疗气体，具有优异的生物安全性、高组织渗透性和自由基清除能力，是一种具有广泛应用前景的抗氧化剂。然而，目前仍缺乏用于炎症性疾病治疗的便捷、高效的制氢策略。
　　近日，中国科学院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所研究员施剑林带领的团队发现硅-氢键修饰的硅纳米片展现出一种高效水解制氢的特性，无需任何外界能量输入，在生理条件下即可释放治疗性气体氢气，对急性炎症具有良好的治疗效果。该项工作首创性地提出了一种“只需加水”的便捷气体治疗策略，同时利用理论计算揭示了二维氢硅纳米片的本征产氢机制，为纳米材料介导的 H2 治疗提供了一种新颖而有效的方式。相关研究成果以“Water-enabled H2 generation from hydrogenated silicon nanosheets for efficient anti-inflammation”为题发表在Journal of the American Chemical Society (2022, DOI: 10.1021/jacs.2c04412)，并申请国家发明专利一项。论文第一作者为硕士研究生游燕玲，同济大学博士后祝雅璇为共同第一作者，通讯作者为施剑林研究员和林翰副研究员。

二维氢硅烯纳米片水解制氢抗炎示意图

　　该研究中，研究人员提出了一种方便的“只需加水”的氢气生产方法。该方法基于超薄的二维氢硅烯纳米片，这种纳米片具有高的比表面积和高反应活性的Si-H键，突破了传统的硅-水反应动力学势垒。此外，该研究通过DFT计算揭示了二维纳米片增强 H2 释放的内在机制。氢硅烯表面大量的H原子可以作为活性反应位点，优化Si-H2O反应的热力学条件。体外实验和动物实验表明，氢硅烯作为注射剂、搽剂都表现出显著的抗炎效果，具有广泛的临床转换应用前景。
　　相关研究得到了国家自然科学基金重点基金/青年科学基金、中国科学院先导重点项目、中国科协青年人才托举工程、上海市启明星等项目支持。
　　论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c04412


        文章来源：上海硅酸盐所
       施剑林，男，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师，曾任上海硅酸盐研究所所长，高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室主任。1983年毕业于南京工业大学，1989年于上海硅酸盐研究所获博士学位。中科院首批“百人计划”入选者（1994），国家杰出青年基金获得者（1996），教育部长江学者特聘教授（2008）。担任国家重大基础研究计划“信息功能陶瓷若干基础问题研究”（2002-2008）和国家重点纳米专项“半封闭空间机动车排放污染物治理的关键纳米技术” （2013--）首席科学家，同时还承担并负责多项国家自然科学重点基金、“863”材料高技术和科学院创新方向性等多项国家与地方科研项目。曾从事先进陶瓷材料制备科学，烧结理论，结构陶瓷高温可靠性评价透明陶瓷等研究（1983-2005），现主要从事无机纳米材料，介孔材料与介孔主客体复合材料的合成、非均相催化性能，介孔纳米颗粒的可控合成及其生物相容性、多功能化、药物输运和纳米诊疗剂等方面的研究（1989至今）。