张晓东：增强催化活性的Au-MoS2纳米团簇改善辐射防护性能

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近年来，催化纳米材料在抗氧化和辐射防护方面发挥了巨大的潜力，大量的电子转移活性位点决定了它们的电催化活性，如催化氧还原和氢化反应的性能。同时，电催化过程中的氧化还原反应决定了催化纳米材料分解辐射诱导产生的过量ROS的能力，且许多研究证明增强材料的催化性能可以增强其辐射防护性能。事实上，已有大量报道掺杂金属原子以增强催化材料催化活性的研究，发现在某些催化材料中掺入金属原子可以增强材料的催化活性。2-D层状催化纳米材料MoS2是多种催化反应的有效催化剂且在辐射防护方面具有广阔的应用前景。据报道，如MoS2和WS2这类的催化纳米材料，与CeO2同样具有较强的催化活性，可在体内外有效改善辐射诱导的损伤。同时有研究显示，纳米材料的催化性能与辐射防护效果呈正相关。因此，增强材料的催化活性是取得最佳辐射防护效果的关键。

近日，在天津大学张晓东教授和北京大学李美仙教授团队的带领下，与中山大学合作，采用了溶剂热法，将纳米材料MoS2与金团簇进行杂交，形成具有更强催化活性的Au-MoS2团簇，成功实现了提高材料清除ROS活性及增强辐射防护性能的目的。该研究团队首先探索发现，与纳米材料MoS2相比，Au-MoS2团簇具有更强的催化H2O2分解的能力。在此基础上，他们进一步研究发现， Au-MoS2团簇具有更强的清除辐射诱导产生ROS的性能。此外，与MoS2相比，Au-MoS2团簇可以通过更显著地提高DNA水平及增加股骨有核细胞的数量，从而更好地保护对辐射高度敏感的骨髓造血系统。以上结果证明了催化纳米材料Au-MoS2有望应用于改善辐射诱导的损伤。相关成果以题为“Enhanced catalysis of ultrasmall Au-MoS2 clusters against reactive oxygen species for radiation protection”发表在了Science Bulletin上。

综上所述，团队合成了具有优异电催化性能的超小型Au-MoS2团簇。与Cys-MoS2相比，Au-MoS2对H2O2和O2的还原有更强的激发波长依赖性荧光和更高的催化活性。因此，观察到通过Au-NCs修饰改善MoS2的电催化活性，可以有效地增强其抗氧化活性和辐射防护效果。细胞实验表明，Au-MoS2可以改善细胞活力，清除受辐射细胞中的ROS，防止由高能量γ射线诱导的DNA相关损伤。同时，Au-MoS2还可以通过清除自由基和保护小鼠的骨髓造血系统免受辐射，从而恢复器官中的SOD和MDA水平。因此，通过Au-NCs改性提高MoS2纳米材料的催化活性具有重要的实际意义。因此，可以得出结论，Au-MoS2是一种有前途的辐射防护剂，可用于肿瘤化疗，诱变 预防，抗细胞转化和减少癌变等临床应用。

文献链接：Enhanced catalysis of ultrasmall Au-MoS2 clusters against reactive oxygen species for radiation protection（Science Bulletin, 2018, DOI：10.1016/j.scib.2018.05.008）