纳米CeO2形貌与表面Ce化学状态的鉴定及其模拟酶活性之研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21902138
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0201.基础理论与表征方法
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Recently, nanoceria has been found as enzyme mimetics of phosphatase, superoxide dismutase and catalase. Some studies have attributed the enzyme mimetic properties of nanoceria to the concentration of surface Ce3+, while some other studies have demonstrated the presence of surface Ce4+ is the key active site. However, its enzyme mimetic activities were also shown to closely associate with their morphology (or exposed facet) rather than surface [Ce3+]/[Ce4+] ratio. Nowadays, the role of surface Ce of nanoceria in enzyme mimetic reactions is still not fully understood. In our opinion, the blocking stone to deeper the understanding on the chemical state of surface atom and its host facet in above enzymatic reactions is the lack of proper surface characterization technique/method that can provide information on both qualitative and quantitative manner. In this proposal, we will firstly prepare CeO2 morphologies with various exposed facets. With the assistance of probe-assisted nuclear magnetic resonance (NMR), we can investigate surface micro-environments using the chemical shifts of a given probe molecule and thus differentiate the chemical state of Ce hosted by various CeO2 facets. The quantitative nature of NMR would then allow us to re-investigate the role of surface Ce on nanoceria in enzymatic reactions. We believe the implementation of this proposal will not only elucidate the key active site and reaction mechanism of CeO2 as enzyme mimetics, it will also be beneficial for future design of CeO2-based materials with high catalytic activity.
纳米CeO2被报道可作为磷酸酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶模拟物,但其模拟酶活性位点存在较大争议。一部分研究认为表面活性位点为Ce3+,另一部分则认为是Ce4+。此外,也有报道在表面[Ce3+]/[Ce4+]比相同的情况下,CeO2酶促活性与其形貌高度相关。这些争议可能主要来自于传统表征手段无法精确地定性/定量表面Ce原子的化学状态/浓度,进而无法判断表面Ce在反应中的角色。针对该问题,本项目拟采取合成不同形貌纳米CeO2的手段,实现不同晶面的暴露以及表面Ce化学状态的调控。通过探针-核磁共振技术,基于探针所产生的化学位移测定CeO2各晶面上Ce的化学状态与浓度。最后,研究纳米CeO2的酶促活性并与其形貌、表面Ce化学状态及浓度建立依赖关系,鉴定出关键活性位点。本项目的有效实施不仅有望解决活性位点的争端,还可能揭示纳米CeO2酶模拟活性的真实反应机理,为构筑高活性CeO2材料提供指导。

结项摘要

本项目首先合成不同形貌的纳米CeO2来实现对不同暴露晶面的调控。再借助探针-核磁共振技术,通过测量探针分子的化学位移区分催化剂表面的微环境,并研究和测定各CeO2晶面上Ce化学状态与浓度。最后,测定纳米CeO2的酶促活性并与其表面Ce化学状态及浓度建立构-效关系,揭示CeO2作为脱磷酸酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的关键活性位点和控制因素。除CeO2外,课题组也拓展到TiO2、Fe3O4、HNb3O8等常见过渡金属材料于不同模拟酶反应构-效关系的研究。课题组接着通过一系列的实验揭露了这些过渡金属氧化物作为过氧化物(和过氧化氢)模拟酶的反应机理,我们发现表面金属阳离子与H2O2的氧化还原反应是决定过氧化物酶促活性的限速步骤。对于单原子纳米酶而言,由于活性中心被载体上高电负度的氮或是氧螯合而带正电,大大阻碍了H2O2的还原(及OH自由基的产生)。相比之下,我们发现在团簇纳米酶中金属金属键的生成大大提高了活性中心的电子密度因此促进了H2O2→OH自由基的转化。因此团簇纳米酶虽然没有单原子纳米酶的高位点利用率,在归一化活性位点数目之后仍能提供较高的活性。本项目对未来设计高活性过渡金属氧化物模拟酶特别是过氧化氢酶具有重要地指导性意义。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Shape Regulation of CeO 2 Nanozymes Boosts Reaction Specificity and Activity
CeO 2 纳米酶的形状调控提高反应特异性和活性
  • DOI:
    10.1002/ejic.202200202
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    European Journal of Inorganic Chemistry
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zicong Tan;Ying Wang;Jie Zhang;Zhang Zhang;Samantha Sze Man Wong;Shiqing Zhang;Hongyan Sun;Ken Kin Lam Yung;Yung-Kang Peng
  • 通讯作者:
    Yung-Kang Peng
Differentiating Surface Ce Species among CeO2 Facets by Solid-State NMR for Catalytic Correlation
通过固态 NMR 区分 CeO2 晶面中的表面 Ce 形态以进行催化关联
  • DOI:
    10.1021/acscatal.0c00014
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    ACS Catalysis
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Tan Zicong;Li Guangchao;Chou Hung-Lung;Li Yiyang;Yi Xianfeng;Mahadi Abdul Hanif;Zheng Anmin;Tsang Shik Chi Edman;Peng Yung-Kang
  • 通讯作者:
    Peng Yung-Kang
Electronic-State Manipulation of Surface Titanium Activates Dephosphorylation Over TiO2 Near Room Temperature
表面钛的电子态操纵可在室温附近激活 TiO2 的去磷酸化
  • DOI:
    10.1002/anie.202104397
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Quan;Yi Xianfeng;Chen Yu-Cheng;Xiao Yao;Zheng Anmin;Chen Jian Lin;Peng Yung-Kang
  • 通讯作者:
    Peng Yung-Kang
Nanoisozymes: The Origin behind Pristine CeO(2)as Enzyme Mimetics
纳米同工酶:原始 CeO(2) 作为酶模拟物的起源
  • DOI:
    10.1002/chem.202001597
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan Zicong;Chen Yu-Cheng;Zhang Jieru;Chou Jyh-Pin;Hu Alice;Peng Yung-Kang
  • 通讯作者:
    Peng Yung-Kang
Unravelling the Role of Structural Geometry and Chemical State of Well-Defined Oxygen Vacancies on Pristine CeO2 for H2O2 Activation
揭示原始 CeO2 上明确氧空位的结构几何和化学态对于 H2O2 活化的作用
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.0c01557
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry Letters
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Tan Zicong;Zhang Jieru;Chen Yu-Cheng;Chou Jyh-Pin;Peng Yung-Kang
  • 通讯作者:
    Peng Yung-Kang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码