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利用SiO2膜中的锥形纳米孔进行基于电荷的分子分离
基于膜的材料在电荷选择性分离方面展现出巨大潜力,成为分离生物分子和纳米颗粒的理想平台。为了实现高效的电荷选择性分子分离,需要具备明确表面电荷特征且孔径分布狭窄的薄膜。然而,现有的膜技术往往难以达到这种高性能。本研究展示了使用二氧化硅(SiO2)膜中的规则锥形纳米孔作为基于电荷的分子分离平台。这些锥形纳米孔是通过离子束刻蚀技术制备的。通过引入氨基硅烷结构,可以将SiO2膜原本的负表面电荷转变为正电荷。实验结果表明,根据分子所带电荷的不同,该分离系统能够实现极高的分离效率:带负电荷的纳米孔膜对正电荷分子的传输效率比负电荷分子高出36倍;而带正电荷的纳米孔膜对负电荷分子的传输效率则比正电荷分子高出约
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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涂覆有TiO2–Cu-MOF复合材料的碳电极用于非酶法检测抗坏血酸
对抗氧化物(如抗坏血酸)进行无创且实时的监测在临床诊断和食品质量控制中至关重要。在本研究中,通过刮刀法将三维结构的二氧化钛(TiO2)与铜基金属有机框架(Cu-MOF)复合材料涂覆在碳纸(CP)上,并将其用作扩展栅极场效应晶体管(EGFET)配置中的传感电极,用于检测抗坏血酸。通过高分辨率扫描电子显微镜(HR-SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)对样品进行了形态分析,发现直径约为16纳米的三维结构二氧化钛纳米棒与八面体Cu-MOF微结构成功结合。TiO2–Cu-MOF/CP的有效表面积估计为48平方厘米。该传感电极的抗坏血酸检测限(LOD)为12纳摩尔,检测范围为15纳摩尔至14.
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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CeO2纳米颗粒通过氧化还原反应、细胞周期调控以及DNA修复机制的破坏,引发癌细胞的选择性死亡
合成了尺寸极小(2–4纳米)的柠檬酸稳定的氧化铈纳米颗粒(CeO2 NPs),并对其进行了全面表征,结果显示这些纳米颗粒具有优异的胶体稳定性和良好的氧化还原性能。在水体系中以及使用人类间充质干细胞(hMSCs)和MCF-7乳腺癌细胞的体外实验中,评估了它们的放射防护和放射增敏潜力。CeO2 NPs表现出浓度依赖性的催化活性,在X射线照射下能够有效清除过氧化氢和羟基自由基。在hMSCs中,CeO2 NPs促进了细胞增殖,减少了细胞凋亡,并降低了DNA双链断裂的发生,从而发挥放射防护作用;而在MCF-7细胞中,CeO2 NPs则增加了活性氧(ROS)的积累,破坏了细胞周期检查点,增加了γ-H2AX
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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具有肿瘤微环境响应性的介孔氧化锰用于胶质瘤的光化学治疗
光化学疗法在治疗胶质瘤方面显示出巨大潜力,这得益于其协同效应和较低的全身毒性。然而,诸如缺氧的肿瘤微环境、肿瘤特异性积累不足以及细胞内化效率低下等问题仍然限制了其临床效果。为了解决这些问题,我们开发了一种类病毒的中孔氧化锰(vHMMn)纳米笼,该纳米笼同时负载了替莫唑胺(TMZ)和吲哚菁绿(ICG),并经过DSPE-PEG-狂犬病毒糖肽-29(DSPE-PEG-RVG29)的表面修饰。这种设计旨在提高细胞对药物的摄取能力并缓解肿瘤缺氧,从而实现更有效的光化学治疗。通过增强渗透性和滞留效应(EPR),这种纳米笼(负载TMZ/ICG的vHMMn,标记为TI@vHMMnR)能够高效快速地被肿瘤细胞通
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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用于电磁波吸收的跨维度SiC纳米线/还原氧化石墨烯纳米片复合材料
分层架构的设计对于开发轻量化、高性能的电磁应用材料至关重要。本文提出了一种跨维度异质结构策略,通过层间受限生长过程,在二维还原氧化石墨烯(rGO)层中定向生长一维碳化硅(SiC)纳米线。该方法实现了精确的空间控制与紧密的界面集成,形成了一个2D/1D混合网络,将rGO的导电性和灵活性与SiC的各向异性介电特性相结合。所得到的SiC/rGO复合材料(GSF系列)具有独特的分层结构:垂直排列的纳米线固定在rGO层内,形成了连续的导电路径和密集的界面结。全面的表征和第一性原理计算表明,rGO中的结构缺陷充当了成核中心,促进了界面极化;而受限生长则确保了对纳米线取向和分散的精确控制。值得注意的是,优化
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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伪装在细胞膜上的级联纳米酶重塑缺氧肿瘤微环境,以增强免疫治疗效果
缺氧的肿瘤微环境(TME)是乳腺癌有效免疫治疗的一大障碍。为了解决这一问题,我们设计了一种细胞膜伪装级联纳米酶(CMAA),它集成了代谢重编程、氧气调节和免疫原性细胞死亡(ICD)诱导功能。CMAA包含具有过氧化氢酶类似活性的MnO2纳米颗粒以及模拟葡萄糖氧化酶(GOx)的Au纳米颗粒,从而形成一个连续的催化级联反应,能够缓解缺氧、消耗葡萄糖并生成细胞毒性羟基自由基(•OH)。为了进一步优化氧气利用,我们引入了线粒体复合物III抑制剂阿托伐醌(ATO),以抑制细胞的氧气消耗,从而与催化过程协同作用,提高氧气的可用性。无论是体外还是体内实验,CMAA纳米酶都能有效缓解缺氧、诱导以钙网蛋白(CRT
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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Mn-互连的NiCo层状双氢氧化物纳米片覆盖在Ni泡沫上,用于电催化同时将甘油转化为氢气和甲酸
我们采用了一种全新的方法,利用KMnO4和甘油作为共前驱体,通过水热法直接在镍泡沫上合成了Mn连接的NiCo层状双氢氧化物(LDH)超薄纳米片(记为Mn–NiCo@NF-G)。KMnO4作为Mn的来源和强氧化剂生成Ni2+,而甘油提供了层间的CO32–离子,并促进了超薄LDH结构的形成。综合表征表明,Mn选择性地嵌入Ni基底的空位簇中,并通过Mn---Co–O键与Co、Mn和O原子相连,从而实现了纳米片与基底之间的牢固界面耦合。这种独特的结构配置显著增强了电荷传输能力,并暴露出了较大的电化学活性表面积。Mn–NiCo@NF-G电极在1.30 V(相对于RHE)的低过电位下产生了10 mA·cm
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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单步增材制造用于可穿戴电子设备中集成无线能量存储的整体式MXene结构
具有集成无线充电功能的柔性储能设备为下一代可穿戴电子设备提供了紧凑且便携的电力解决方案。然而,传统的多步骤混合制造工艺常常存在界面能量损失和机械柔韧性受限的问题,这阻碍了设备的无缝集成。在这里,我们提出了一种单步挤出打印技术,该技术使用经过流变学改性的Ti3C2 MXene墨水同时打印出互叠的微超级电容器(MSCs)和无线充电线圈。该方法利用剪切对齐的MXene纳米通道构建了双功能模块,实现了51.9%的无线电力传输效率、高面积电容(59.36 mF cm–2)和高能量密度(26.71 μWh cm–2),有效解决了传统的界面限制问题。该集成设备具有出色的机械强度,在不同弯曲角度或10,000
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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ZnxCo1–x/N掺杂碳纳米管复合材料作为氢气和氧气产生的电催化剂
开发出具有原子级精确度的低成本双功能电催化剂,以实现氢气和氧气析出反应(HER/OER),对于可持续的水电解技术至关重要。在本研究中,我们通过控制Zn²⁺/Co²⁺的配位,设计了一系列二维(4,4)网络结构的ZnₓCo₁–ₓ-MOFs。随后,这些材料通过简单的碳化处理转化为嵌入N掺杂碳纳米管(NCNT)异质结构中的金属Co纳米颗粒,即ZnₓCo₁–ₓ-NCNT。得益于高活性金属Co与N掺杂CNT之间的纳米级协同效应,以及Zn形成的多级纳米孔结构,这些催化剂表现出较大的比表面积和丰富的活性位点。其中,Zn₀.₃₃Co₀.₆₇-NCNT-1000展现了优异的电催化性能:在10 mA cm⁻²的电流
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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利用纳米内窥镜-原子力显微镜(Nanoendoscopy-AFM)通过直接压痕法探究纳米力学,揭示了癌细胞中的核弹性转变
### 研究背景与意义在癌症研究中,细胞核的机械特性,尤其是其弹性,被认为是一种重要的生物标志物。细胞核的弹性不仅与细胞的结构稳定性相关,还可能影响基因表达、细胞分裂以及细胞迁移等关键生物学过程。然而,目前对细胞核弹性进行精确测量仍面临诸多挑战。传统的测量方法通常依赖于细胞膜的压痕技术或使用微吸管对分离的细胞核进行测量,但这些方法存在一定的局限性。例如,细胞膜压痕法会受到细胞膜和细胞骨架的影响,难以准确反映细胞核本身的机械特性;而对分离细胞核的测量则无法体现其在完整细胞中的状态。因此,开发一种能够直接测量完整细胞核弹性的新技术成为当前研究的重点。本研究中,我们引入了一种名为“纳米内窥镜原子力显
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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通过掺杂杂原子的碳纳米片高效电合成过氧化氢,用于原位杀菌
氧还原反应(ORR)为高效生产过氧化氢(H2O2)提供了一种环保的替代途径。提高这一过程的环境安全性和符合可持续发展目标至关重要。在本研究中,我们开发了一种杂原子掺杂的还原氧化石墨烯(rGO-N/rGO-S/rGO-SN)催化剂,其中rGO-N在模拟海水(含3.5% NaCl)条件下表现出良好的双电子催化性能。该催化剂在中性条件下具有更高的活性,同时保持了70%的过氧化氢选择性。在-1.1 mA/cm2的电流密度下,rGO-N的过氧化氢产率可达到300 mmol/g/h。rGO-N的优异电催化活性归因于氮杂原子的掺杂,这改变了材料的电子结构,从而促进了2e–的还原过程。此外,即使在含有复杂离子
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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用于光动力癌症治疗的生物相容性水溶性硅量子点
本研究报道了通过热诱导的硅氢化反应对10-十一烯酸(acid-SiQDs)和聚环氧乙烷(acid-PEO-SiQDs)的混合表面进行功能化处理,开发出具有水溶性和生物相容性的硅量子点(SiQDs),以用于生物医学应用。实验表明,这些SiQDs具有优异的生物相容性:细胞存活率超过95%,且在浓度高达500 μg/mL的情况下,经过24小时培养后毒性可忽略不计。在低水平近红外(NIR)激光照射下进行的体外光动力疗法(PDT)研究表明,酸-SiQDs在浓度为250 μg/mL时,酸-PEO-SiQDs在浓度为50 μg/mL时,10分钟照射后癌细胞存活率均降至50%以下,显示出显著的治疗效果。通过测
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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相工程钴硒化物纳米颗粒负载在多孔碳基底上,作为水分解的电催化剂
开发稳定且高效的电催化剂对于推进水分解技术至关重要。在此,我们提出了一种简单的方法,可以直接在多孔导电碳基底(PCS)上生长纳米级的硒化钴(CoSe),从而制备出无需粘合剂的电催化剂。值得注意的是,通过改变电沉积过程,可以轻松调节CoSe的纳米级相态和形态。通过反复进行计时电流法实验,获得了四方相的CoSe(t-CoSe);而使用循环伏安法则可以得到六方相的CoSe(h-CoSe)。经过优化的t-CoSe@PCS在氢演化反应(HER)和氧演化反应(OER)中表现出优异的性能,分别实现了59.4 mV和290 mV的过电位,以及40 mV⁻¹和44.9 mV⁻¹的塔菲尔斜率。在10 mA cm⁻
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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具有抗菌活性的单宁酸衍生物碳点,用于检测5-硝基咪唑类抗生素
由于全球对抗微生物耐药性、环境安全和公共卫生的日益关注,抗生素的检测已成为一个重要的研究领域。在本研究中,我们报道了利用单宁酸(TA)和邻苯二胺(OPDA)成功合成了碳点(TA:OPDA CDs),用于选择性检测常用的5-硝基咪唑(5-NI)类抗生素,如甲硝唑(MDN)、奥尼达唑(ODN)、塞尼达唑(SDN)和替尼达唑(TDN)。通过紫外-可见光(UV-Vis)光谱、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对合成的碳点进行了全面表征。结果表明,TA:OPDA CDs能够对5-NI类抗生素产生选择性的荧光淬灭效应。以TA:OPDA(1:2)碳点为例,
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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类棒状的BiVO4–Bi2O2CO3纳米片复合材料作为氢气生成的光催化剂
### 光催化氢气生成的创新研究:BiVO₄/Bi₂O₂CO₃复合材料的制备与性能优化氢气作为一种可再生的能源载体,因其高能量密度和清洁燃烧特性,被视为未来能源发展的重要方向。随着太阳能资源的日益丰富,利用光催化技术从水和二氧化碳中高效制备氢气已成为一个备受关注的研究领域。在众多光催化剂中,BiVO₄因其优异的光响应性和良好的化学稳定性,成为研究的热点。然而,传统的BiVO₄材料往往存在光生载流子复合率高、光催化效率低等问题,限制了其在实际应用中的表现。因此,如何通过材料设计优化BiVO₄的光催化性能,成为当前研究的重要目标。本研究提出了一种利用深共熔溶剂(Deep Eutectic Solv
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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通过时间表面工程调控钙钛矿纳米粒子组装体中的电荷传输
基于铅卤化物钙钛矿纳米颗粒(LHP NPs)的薄膜晶体管(TFTs),其中这些纳米颗粒作为半导体通道,在需要高载流子迁移率和稳定性的光电应用中具有巨大潜力。在这项研究中,我们引入了时间表面工程作为一种有效策略来优化CsPbBr3钙钛矿纳米颗粒的性能。通过系统地调节甲基醋酸酯(MeOAc)处理后的热处理时间,我们实现了稳态电流和场效应迁移率提高2-3个数量级,同时所制备的器件仍保持相对稳定。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实了长链有机配体的逐渐去除,而KPFM测量显示功函数随处理时间的增加而稳定上升,这表明费米能级发生了移动,与空穴注入能力的增强相一致。结构分析表明,长时间的处理促进了Ostwa
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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碳纳米点/银复合材料能够实时监测癌细胞系在氧化应激条件下细胞内腺嘌呤的动态变化
腺嘌呤是一种重要的嘌呤核碱基,在酶的调控、细胞信号传导、能量代谢以及遗传信息的储存中发挥着关键作用。作为ATP、NAD+、SAM和cAMP等关键生物分子的结构组成部分,其失衡与免疫反应、心血管功能障碍和癌症有关。因此,准确高效地检测腺嘌呤对于临床研究和生物诊断至关重要。在本研究中,我们开发了一种创新的氮掺杂碳量子点复合物(N-CQDs/Ag复合体),粒径约为25纳米,通过简单的荧光激活机制实现腺嘌呤的选择性检测。我们使用了DLS、TEM、FT-IR、EDX、UV–vis和荧光光谱等技术来表征这种纳米传感器的形态和性能。该探针的检测限低至0.076 μM,显示出极高的灵敏度。重要的是,即使在应激
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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超声活性二氧化硅纳米颗粒产生的惯性空化效应对二维和三维细胞系统的影响
肿瘤中的大分子运输通常受到肿瘤本身及其周围基质结构的限制。这些限制可以通过使用聚焦超声波施加机械力来克服,但以往的研究采用的超声波强度可能对组织造成损伤,并带来非靶点副作用的风险。相比之下,利用具有声学相互作用特性的颗粒可以降低实现肿瘤结构改变所需的超声波强度。在本研究中,我们使用了表面涂覆磷脂并经过疏水改性的介孔二氧化硅纳米颗粒(PL-HMSNs)作为空化核,显著降低了作用于细胞及其周围基质所需的超声波强度。首先,我们开发出了在生物介质中能够持续24小时保持声学活性的颗粒;这些颗粒能够在15分钟内与二维细胞培养物结合。随后,实验证明这些颗粒在高压聚焦超声(HIFU)照射下能够破坏二维细胞培养
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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碳纤维骨架增强石墨烯@PDMS复合光热执行器:在仿生应用中提升驱动性能
软执行器因其潜在的应用领域(如可穿戴设备、仿生机器人等)而受到了广泛关注。然而,在保持高输出力的同时实现大的可逆变形仍然是一个重大挑战。本研究成功开发了一种具有高光热转换能力和快速光响应性的石墨烯@聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料。受生物肌肉和骨骼结构组织的启发,提出了一种创新的执行器设计:该设计采用碳纤维束作为增强骨架,同时结合PDMS层和充当“肌肉”的复合层。这种设计使得复合材料/碳纤维骨架/PDMS执行器的驱动性能得到了显著提升。在红外激光照射下,带有碳纤维骨架的执行器弯曲角度达到了89.75°,是无碳纤维骨架执行器的3.55倍;其输出力为0.96 mN,是无碳纤维骨架执行器的2.56
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21
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在近红外上转换NaErF4核壳晶体中,纳米尺度下自敏化效应的增强:对能源应用的意义
本文研究了通过三种方法对核心-壳层(CS)结构的NaErF4晶体(包括微米级颗粒和纳米级颗粒)进行自敏化近红外响应(NIR)上转换(UC)过程的增强。研究内容包括对原始NaErF4核心的改性、对未改性的原始核心进行惰性包覆,以及同时进行核心改性和惰性包覆。第三种或综合处理方法的效果具有协同作用,使得纳米级核心颗粒的UC光致发光强度显著增强。为了解释纳米尺度下这种光学性质放大的原因,研究人员采用了基于同步辐射源的同步辐射X射线衍射(SXRD)技术和密度泛函理论(DFT)的理论建模。通过原子对分布函数(PDF)分析评估了局部无序程度,并通过Williamson-Hall方法分析了SXRD数据中的微
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-21