中國儲能網(wǎng)訊：納米二氧化鈰是最重要的一種稀土納米材料，研究表明納米二氧化鈰具有很高的表面活性，使其不僅可用作工業(yè)催化劑，亦有望作為生物模擬酶用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。但與成熟的工業(yè)應(yīng)用相比，其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用尚處于萌芽階段。其中一個主要的瓶頸問題是具有生物模擬酶活性的納米二氧化鈰必須滿足粒徑小于5 nm、表面有大量的Ce(III)等條件，而這樣的納米顆粒往往不符合生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求或者在生理條件下極易失活。
中國科學(xué)院高能物理研究所多學(xué)科中心環(huán)境毒理組的科研人員發(fā)現(xiàn)，通過與電子供體發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，可以使原本不具有模擬酶活性的納米二氧化鈰活化，獲得超氧化物歧化酶（SOD）活性，且活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天然酶。利用這種方法，不同尺寸和形貌的納米二氧化鈰均可以被活化。該工作揭示了納米二氧化鈰表面化學(xué)行為與其化學(xué)形態(tài)之間的關(guān)系，為新型納米酶的設(shè)計提供了基礎(chǔ)，將有力推進(jìn)納米二氧化鈰在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。相關(guān)結(jié)果已發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew Chem Int Ed, DOI: 10.1002/ange.201410398），并入選Wiley-VCH的Hot Topics in Surfaces and Interfaces。
高能所環(huán)境毒理組在稀土元素化學(xué)與稀土元素生物效應(yīng)方面有30余年的積淀。上世紀(jì)80年代起，利用中子活化分析技術(shù)陸續(xù)開展了土壤、生物樣品中稀土元素的含量與化學(xué)形態(tài)、稀土元素的植物生理效應(yīng)及神經(jīng)毒理的研究。成功研制了性能優(yōu)異的新型摻釓液體閃爍體，用于大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)，解決了重大技術(shù)難題。近年來，在科技部和基金委的大力支持下，結(jié)合所“一三五”規(guī)劃，研究組充分發(fā)揮同步輻射技術(shù)在化學(xué)形態(tài)分析方面的優(yōu)勢，將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)向稀土納米材料的環(huán)境行為與生物效應(yīng)。研究了水生態(tài)系統(tǒng)中的納米二氧化鈰的分布與歸趨（Chemosphere, 2012, 89: 530-535; Nanoscale Res Lett, 2012, 7:84）。評價了納米二氧化鈰對多種模式生物，如大腸桿菌（Nanotoxicology, 2012, 6: 233-240; Environ Pollut, 2015, 196: 194-200）、秀麗隱桿線蟲（Environ Sci Technol, 2011, 45: 3725-3730）和大鼠、小鼠（Nanotechnology, 2010, 21: 285103; Int J Mol Sci, 2014, 15, 6072-6085）等的生物效應(yīng)。系統(tǒng)研究了稀土氧化物納米材料與植物的相互作用（Chemosphere, 2010, 78: 273-279; Nanotoxicology, 2011, 5: 743-753; Nanotoxicology, DOI: 10.3109/17435390.2014.921344; Environ Sci Technol, 2012, 46(3): 1834-1841; RSC Adv, 2015,5, 4554-4560）。首次發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈰的生物轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，確定了轉(zhuǎn)化條件（ACS Nano, 2012, 6: 9943-9950; Environ Pollut, 2015, 198: 8-14），解釋了納米二氧化鈰植物毒性種間差異的機(jī)制（Nanotoxicology, DOI:10.3109/17435390.2013.855829）。研究工作兩次被英國皇家化學(xué)會期刊選為封面文章發(fā)表（Metallomics, 2011, 3: 816-822; Environ Sci: Nano, 2014, 1: 459 - 465）。
高能所稀土納米材料生物效應(yīng)研究取得系列進(jìn)展
