Исследователи разработали новый метод лазерного синтеза для изготовления платиновых коллоидосомов (Cs) с многообещающими приложениями в фотокаталитической терапии рака в ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне и имитации действия ферментов.
Особенности электронных возбуждений в нанокатализаторах из переходных металлов
Межзонные и внутризонные электронные возбуждения в нанокатализаторах из переходных металлов имеют решающее значение для генерации горячих носителей. В отличие от хорошо известных наночастиц (NPs) из золота (Au), серебра (Ag) и меди (Cu), которые напрямую образуют горячие носители, поглощая видимый свет, Pt NPs имеют ограниченную способность к фотогенерации горячих носителей. Однако уникальная d-зонная структура Pt обеспечивает высокую плотность электронных состояний вблизи энергии Ферми. Поэтому она должна демонстрировать фотоусиленный катализ.
Используя это свойство, исследователи разработали коллоидосомы размером менее 100 нм, состоящие из ультрамалых Pt NPs (≤5 нм) с широкополосным поглощением света в диапазоне от видимого до NIR.
Компьютерное моделирование и структурный дизайн
Моделирование методом конечных разностей во временной области (FDTD) помогло в разработке структуры. Ключевым нововведением стало использование лазерно-генерируемых наночастиц Mn₃O₄, богатых границами зёрен, в качестве надёжных каркасов для равномерного закрепления ультрамалых Pt NPs. Эта архитектура способствовала эффективной генерации горячих электронов даже при низкоэнергетическом облучении NIR.
Результаты исследования
Исследование демонстрирует, что NIR-фотовозбуждение Pt Cs значительно улучшает двойную ферментативную (CAT и OXD) и самокаскадную каталитическую активность Pt Cs. Результаты опубликованы в Angewandte Chemie International Edition. Руководил исследовательской группой профессор Лян Чанхао из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук в сотрудничестве с исследователями из Университета Падуи (Италия) и Шанхайского университета Цзяо Тонг.
Эксперименты in vivo демонстрируют превосходную противоопухолевую способность Pt Cs для NIR-чувствительной фотокаталитической терапии опухолей, а также возможность отслеживания их биораспределения с помощью МРТ.
Эти результаты подчёркивают преимущества Pt Cs, успешно разработанных для оптимальной и эффективной генерации горячих электронов под воздействием NIR-излучения.
Предоставлено Китайской академией наук.