近日，国家纳米科学中心-中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性联合实验室的研究人员发现，当对纳米结构Gd@C82的球体表面进行不同的化学修饰以后，球笼内部的金属原子的电子发射性质出现周期性的交替变化。该成果于4月26日发表在材料科学界顶尖刊物《先进材料》(Advanced Materials)网络版上。这种现象的发现不仅为设计电子性质可控的纳米结构材料具有重要意义，而且它会增强纳米颗粒的表面电荷的局域化，这对纳米颗粒的生物效应以及纳米颗粒进入细胞的能力与机制与它们的药效和毒理学效应直接相关。这项研究得到了科技部、国家自然科学基金委以及中国科学院的支持。
据悉，该实验室在碳纳米材料的修饰与基础性质及其生物效应研究方面，已经形成系统的“研究链”，这项新的重要结果是在前面研究的基础上开展深入研究的成果。去年，该实验室的研究人员把金属钆原子包在一个约1纳米左右的全封闭碳笼内，然后在碳笼外表进行适当化学修饰制成纳米颗粒，结果发现这些类似三明治的纳米颗粒对肝癌生长的抑止效果远远好于目前临床上使用的抗肿瘤药物——顺铂和环磷酰胺。由于这种纳米颗粒不是通过直接杀死细胞的方式产生抑止肿瘤的药效，可能存在未知的新的抗肿瘤生长机制，研究人员对此正在开展深入系统的研究，其中之一就是对Gd@C82的表面进行不同的化学修饰，然后研究它们的生物效应以及抗肿瘤效果的变化。在研究生物效应之前，研究人员通常首先对纳米颗粒的物理化学性质进行表征。利用高能所同步辐射的光电子谱学研究表面修饰不同羟基数目的Gd@C82的电子发射性质时发现，随着碳笼表面羟基数目的改变，金属原子的电子发射谱出现周期性的变化。深入研究发现，这种周期性的变化是由于表面化学修饰的变化，诱导内部金属原子的电子结构发生改变所致。不仅如此，羟基数目的改变可以导致碳笼表面的电子性质在共轭效应和诱导效应之间转变。
负责这项研究的赵宇亮研究员介绍说，这种现象的发现不仅为设计电子性质可控的纳米结构材料具有重要意义，而且它会增强纳米颗粒的表面电荷的局域化，这对纳米颗粒的生物效应，比如跨越细胞膜进入细胞内等过程，将产生极大的影响，而纳米颗粒进入细胞的能力与机制与它们的药效和毒理学效应直接相关。目前，这些纳米颗粒的生物效应、抗肿瘤效应等系列研究正在进行中。
2006-05-09