甘氨酸辅助溶胶-凝胶法合成La2Ti2O7的光催化性能及其对肠道和血脑屏障的影响研究

为解决光催化剂在环境修复中的毒性隐患问题，研究人员通过甘氨酸辅助溶胶-凝胶法合成La2Ti2O7（LTO），系统评估其光降解染料（Naphthol Green B/Eosin Y/Crystal Violet）和Cr(VI)还原性能，并首次探究其对肠道（Caco-2）和血脑屏障模型的细胞毒性。结果表明LTO在0.1-1 μg·mL?1浓度下无细胞毒性，为环境与生物医学应用提供安全候选材料。

　　

在环境治理领域，光催化技术因其高效降解污染物的特性备受关注，但传统光催化剂如TiO₂和ZnO的纳米毒性问题日益凸显——它们可能穿透生物屏障或产生活性氧(ROS)引发细胞损伤。欧盟已禁止TiO₂作为食品添加剂，而ZnO纳米颗粒对水生生物和人类的毒性也被广泛报道。这种矛盾促使科学家寻找兼具高效光催化活性和生物安全性的新型材料。

法国研究团队（通讯单位未明确标注）将目光投向层状钙钛矿结构的La₂Ti₂O₇（LTO）。通过甘氨酸辅助溶胶-凝胶法合成的LTO，在先前研究中已展现对罗丹明B和苯酚的优异光降解性能。但关于其生物相容性的研究始终空白，特别是对肠道和血脑屏障这两道人体关键防御体系的影响尚未可知。研究人员在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表的研究中，首次系统评估了LTO的环境应用潜力与生物安全性。

研究采用X射线衍射(XRD)分析晶体结构，通过Mott-Schottky测试确定n型半导体特性，结合Langmuir-Hinshelwood模型解析光降解动力学，并利用Caco-2细胞模型和体外血脑屏障模型评估细胞毒性。

结构表征

XRD显示1000°C煅烧获得的LTO为单斜晶系（空间群P2₁），平均晶粒尺寸为纳米级（具体数据原文未明确），比表面积达8.5 m²·g^?1。紫外-可见漫反射光谱测得光学带隙为3.6 eV，与Mulliken电负性理论值高度吻合。

光催化性能

在pH 5.8的UV照射下，LTO对阴离子染料（Naphthol Green B、Eosin Y）和阳离子染料（Crystal Violet）的降解均符合一级动力学，其中Naphthol Green B的降解率最高（具体数值原文未明确）。光电流测试显示UV区的光电流密度显著高于可见光区，印证其紫外光驱动的催化特性。

生物安全性

浓度0.1-1 μg·mL^?1的LTO处理Caco-2细胞和血脑屏障模型后，未观察到细胞膜损伤或紧密连接蛋白（如ZO-1）表达异常。相较传统光催化剂TiO₂引发的氧化应激，LTO在该浓度范围内未检测到ROS显著升高。

这项研究首次证实LTO在环境相关浓度下的生物安全性，其独特的层状结构可能限制了纳米颗粒与生物膜的相互作用。但作者指出，更高浓度或长期暴露的影响仍需进一步验证。该成果为设计"绿色光催化剂"提供了新思路，同时建立了光催化剂生物相容性评价的双屏障模型（肠道+血脑），对推动光催化技术从实验室走向实际应用具有里程碑意义。