本網(wǎng)訊 今年上半年，我校化學(xué)化工學(xué)院胡艷軍教授團(tuán)隊(duì)在納米生物效應(yīng)領(lǐng)域取得系列研究進(jìn)展，相關(guān)成果相繼發(fā)表在Chemical Engineering Journal、Sensors and Actuators B: Chemical等國(guó)際期刊上。

6月，Chemical Engineering Journal（《化學(xué)工程雜志》）在線(xiàn)發(fā)表該團(tuán)隊(duì)與濱州醫(yī)學(xué)院合作最新研究成果，論文題為“Synergistic Nano-Bioeffects: Dual Impact of Bisphenol-Derived Carbon Dots on Environmental Health and Antimicrobial Therapy”（《協(xié)同納米生物效應(yīng)：雙酚衍生碳點(diǎn)對(duì)環(huán)境健康和抗菌療法的雙重影響》）。我校化學(xué)化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生胡思源與濱州醫(yī)學(xué)院碩士研究生張馨中為論文共同第一作者，化學(xué)化工學(xué)院丁鑫博士、胡艷軍教授以及濱州醫(yī)學(xué)院宏偉教授為論文共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為第一通訊單位。Chemical Engineering Journal是Elsevier出版社旗下的材料科學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)一區(qū)TOP期刊，最新影響因子為13.2。

該研究針對(duì)雙酚類(lèi)環(huán)境激素的污染，通過(guò)一鍋法合成了具有抗菌活性的碳點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙酚類(lèi)環(huán)境激素的回收處理，產(chǎn)生的碳點(diǎn)（CDs）還能有效的治療細(xì)菌感染。該研究探討了用雙酚環(huán)境激素合成的新型CDs，以解決雙酚污染問(wèn)題。雙酚化合物的加入增強(qiáng)了CDs的光學(xué)特性和生物活性。此外，改性后的CDs具有低毒性、良好的生物相容性和穿透細(xì)菌生物膜的能力。值得注意的是，摻氟的CDs(BPAF)表現(xiàn)出更強(qiáng)的過(guò)氧化物酶樣活性，能促進(jìn)H₂O₂轉(zhuǎn)化為活性氧（ROS），從而增強(qiáng)CDs的抗菌功效。分子機(jī)制研究顯示，CDs與人血清白蛋白（HSA）之間存在明顯的相互作用，這凸顯了CDs在納米醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用潛力。該項(xiàng)研究推動(dòng)了綠色化學(xué)和環(huán)境修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，有助于開(kāi)發(fā)對(duì)保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和公眾健康至關(guān)重要的安全有效的抗菌材料。

雙酚衍生CDs的合成、抗菌機(jī)制和體內(nèi)生物分子相互作用示意圖

5月，Sensors and Actuators B: Chemical（《傳感器和執(zhí)行器B：化學(xué)》）在線(xiàn)發(fā)表該團(tuán)隊(duì)研究成果，論文題為“Molecular mechanism of the enhancing of AIE effect by human serum albumin”（《人血清白蛋白增敏AIE分子熒光的作用機(jī)制》）。我校化學(xué)化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生李佳雨為論文第一作者，該院丁鑫博士和胡艷軍教授為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文唯一通訊單位。Sensors and Actuators B: Chemical是Elsevier出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)一區(qū)TOP期刊，最新影響因子為7.7。

該研究針對(duì)生物系統(tǒng)中聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）分子的有效聚集難題，選取了四種具有相同電子受體但不同電子供體和烷基側(cè)鏈的AIE分子。通過(guò)電化學(xué)分析、熒光光譜和分子對(duì)接技術(shù)，系統(tǒng)揭示了AIE分子與人血清白蛋白（HSA）之間的相互作用，闡明了HSA在激活AIE熒光中的關(guān)鍵角色及其對(duì)AIE效應(yīng)的影響。研究顯示，這些AIE分子在Tris-HCl緩沖溶液中由于螺旋槳式柔性結(jié)構(gòu)而不穩(wěn)定且發(fā)光微弱，但與HSA結(jié)合后，熒光強(qiáng)度顯著提升40至309倍。此外，AIE分子與HSA的結(jié)合產(chǎn)物展現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，并能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和腎臟的高分辨率成像。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了對(duì)AIE材料體內(nèi)發(fā)光機(jī)制的認(rèn)識(shí)，也為AIE材料在生物成像技術(shù)中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

四種AIE分子的結(jié)構(gòu)及HSA增敏AIE分子熒光的作用機(jī)制圖

5月，International Journal of Biological Macromolecules（《國(guó)際生物大分子雜志》）在線(xiàn)發(fā)表該團(tuán)隊(duì)與貴州醫(yī)科大學(xué)、武漢兒童醫(yī)院合作研究成果，論文題為“Construction of polydopamine nanomedicine for dual inhibition and degradation of histone deacetylases in cancer cells”（《聚多巴胺納米藥物在癌細(xì)胞中對(duì)組蛋白去乙酰化酶的雙重抑制與降解作用的構(gòu)建》）。我校化學(xué)化工學(xué)院丁鑫博士為論文第一作者，胡艷軍教授、貴州醫(yī)科大學(xué)徐娟副教授、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬武漢兒童醫(yī)院血液腫瘤中心孫鳴博士為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文第一通訊單位。International Journal of Biological Macromolecules是Elsevier出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)二區(qū)TOP期刊，最新影響因子為8.5。

組蛋白去乙酰化酶（HDACs）作為基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子和腫瘤進(jìn)展的促進(jìn)者，已成為抗癌治療中極具潛力的目標(biāo)。然而，目前針對(duì)HDAC的治療策略存在選擇性差、藥物耐受性和治療策略復(fù)雜等挑戰(zhàn)。為解決這些問(wèn)題，該研究開(kāi)發(fā)了一種共價(jià)修飾的聚多巴胺納米顆粒（PDA-SAHA），該納米顆粒含有廣譜HDAC抑制劑辛烯酰亞胺羥肟酸（SAHA）。PDA-SAHA納米粒子能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞中HDACs的抑制和降解。在近紅外光照射下，PDA-SAHA納米粒子展現(xiàn)出卓越的光熱轉(zhuǎn)換效率，在腫瘤微環(huán)境中產(chǎn)生局部高溫，有效誘導(dǎo)HDAC蛋白變性和降解。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均表明，PDA-SAHA納米粒子顯著抑制癌細(xì)胞增殖，增強(qiáng)細(xì)胞凋亡效果，從而有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。這種結(jié)合了HDAC抑制和光熱誘導(dǎo)降解的雙重機(jī)制，不僅為克服傳統(tǒng)HDAC抑制劑的耐藥性提供了新策略，還在癌癥治療中顯示出巨大潛力。

(A) PDA-SAHA納米顆粒的合成路線(xiàn)，(B) 在PDA-SAHA納米顆粒表面設(shè)計(jì)用于雙重抑制和降解組蛋白去乙酰化酶的結(jié)構(gòu)

3月，Materials Today Chemistry（《今日材料化學(xué)》）發(fā)表該團(tuán)隊(duì)最新綜述，論文題為“Regulator of oxidative balance: Research progress of nanozymes in ROS-related diseases”（《氧化平衡調(diào)節(jié)劑：納米酶在ROS相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展》）。我校化學(xué)化工學(xué)院2023級(jí)碩士研究生王香為論文第一作者，該院丁鑫博士和胡艷軍教授為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文唯一通訊單位。Materials Today Chemistry是Elsevier出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)二區(qū)期刊，最新影響因子為6.7。

活性氧（ROS）是細(xì)胞代謝的副產(chǎn)品，對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和生理功能至關(guān)重要。然而，ROS的過(guò)度積累會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激，進(jìn)而引起細(xì)胞損傷，并引發(fā)阿爾茨海默病、帕金森病和炎癥性腸病等疾病。納米酶作為一種新興的生物催化劑，在治療與ROS相關(guān)的疾病方面展現(xiàn)出巨大潛力，這得益于它們能夠持續(xù)清除ROS、可調(diào)節(jié)的尺寸和表面特性、以及模仿天然酶活性的能力。納米酶的催化性能受其原子結(jié)構(gòu)的影響。包括谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPx）、氧化酶（OXD）、過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）在內(nèi)的多種納米酶，表現(xiàn)出不同的催化活性，并已廣泛應(yīng)用于生物檢測(cè)、疾病診斷和治療干預(yù)。該文綜述了納米酶研究的最新進(jìn)展，特別是對(duì)ROS相關(guān)疾病的治療，探討了其類(lèi)型、抗氧化機(jī)制及其在帕金森病、阿爾茨海默病、骨關(guān)節(jié)炎、缺血性中風(fēng)、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和炎癥性腸炎中的應(yīng)用。

抗氧化納米酶在與ROS相關(guān)的疾病中的生物學(xué)應(yīng)用

2月，Applied Materials Today（《今日應(yīng)用材料》）發(fā)表該團(tuán)隊(duì)與武漢大學(xué)人民醫(yī)院合作研究成果，論文題為“In situ oxygen-producing nanoplatform inducing multifunctional cell death for enhanced photodynamic therapy of hypoxic tumors”（《基于鐵卟啉金屬有機(jī)框架納米復(fù)合材料的制備及其抗腫瘤研究》）。我校化學(xué)化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生王穩(wěn)與武漢大學(xué)人民醫(yī)院器官移植科邱濤教授為共同第一作者，該院尹苗苗副教授、武漢大學(xué)人民醫(yī)院王天宇博士和胡艷軍教授為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為第一通訊單位。Applied Materials Today是Elsevier出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)二區(qū)期刊，最新影響因子為6.9。

光動(dòng)力療法（PDT）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通常受到腫瘤微環(huán)境（TME）缺氧狀態(tài)的限制。此外，腫瘤細(xì)胞對(duì)凋亡表現(xiàn)出獲得性和內(nèi)在性抗性，這進(jìn)一步限制了凋亡的效果。為此，提出了一種先進(jìn)的納米平臺(tái)Fe/CuO₂@FA，通過(guò)誘導(dǎo)性細(xì)胞死亡來(lái)增強(qiáng)PDT效果。在近紅外激光（NIR）的作用下，Fe/CuO₂@FA激活了PDT效應(yīng)，生成了活性氧（ROS），從而觸發(fā)細(xì)胞凋亡。在酸性微環(huán)境中，Fe/CuO₂@FA釋放CuO₂納米點(diǎn)，隨后分解產(chǎn)生O₂，緩解了TME的缺氧狀態(tài)，進(jìn)一步增強(qiáng)了PDT效果。Fe/CuO₂@FA中的Fe³⁺和Cu²⁺下調(diào)了谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4（GPX4）的表達(dá)，并通過(guò)耗盡谷胱甘肽（GSH）和生成羥基自由基（·OH）導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化（LPO），觸發(fā)鐵死亡。鐵濃度的增加進(jìn)一步提高了鐵死亡的敏感性，加速了細(xì)胞死亡。Fe/CuO₂@FA在體內(nèi)成像系統(tǒng)成像能力上的優(yōu)異表現(xiàn)，使得可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤的進(jìn)展。

(A) Fe/CuO?@FA的制備, (B) Fe/CuO?@FA在光動(dòng)力誘導(dǎo)的多模式腫瘤治療策略

2月，Journal of Molecular Structure（《分子結(jié)構(gòu)雜志》）發(fā)表該團(tuán)隊(duì)研究成果，論文題為“The effect of electron-withdrawing groups on the binding properties of bisphenol A to DNA: Insights from multi-spectral, electrochemical, and molecular docking”（《吸電子基團(tuán)對(duì)雙酚A與DNA結(jié)合性質(zhì)的影響：多光譜、電化學(xué)及分子對(duì)接研究的啟示》）。我校化學(xué)化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生李佳雨和2021級(jí)碩士研究生胡鑫為論文共同第一作者，該院丁鑫博士、尹苗苗副教授和胡艷軍教授為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文唯一通訊單位。Journal of Molecular Structure是Elsevier出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)二區(qū)期刊，最新影響因子為4.7。

雙酚A是一種對(duì)生物體正常發(fā)育至關(guān)重要的激素。該研究中，以小牛胸腺DNA為生物大分子模型，分析了雙酚A與DNA之間的結(jié)構(gòu)親和關(guān)系。通過(guò)熒光光譜、粘度測(cè)量、圓二色光譜、電化學(xué)測(cè)試和分子模擬，研究了空間體積和取代基效應(yīng)對(duì)相互作用的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加吸電子基團(tuán)增加了雙酚A兩側(cè)的空間體積，限制了其在DNA堿基對(duì)中的插入。圓二色研究顯示，吸電子衍生物并未影響DNA的堿基積累能力。電化學(xué)測(cè)量結(jié)果顯示，取代基的吸電子效應(yīng)與雙酚A與小牛胸腺DNA之間相互作用的增強(qiáng)呈正相關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)分子模擬進(jìn)一步驗(yàn)證。這些發(fā)現(xiàn)為通過(guò)空間體積和取代基效應(yīng)對(duì)雙酚A進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾提供了重要信息。

吸電子基修飾的BPA與小牛胸腺DNA結(jié)合示意圖

1月，Analytical and Bioanalytical Chemistry（《分析和生物分析化學(xué)》）發(fā)表該團(tuán)隊(duì)研究成果，論文題為“Molecular mechanism of enhancing antitumor activity through the interaction between monosaccharides and human serum albumin”（《單糖與人血清白蛋白相互作用增強(qiáng)抗腫瘤活性的分子機(jī)制》）。我校化學(xué)化工學(xué)院2022級(jí)碩士研究生胡思源和2023級(jí)碩士研究生藺雯為論文共同第一作者，該院丁鑫博士、趙茹芳博士和胡艷軍教授為共同通訊作者，湖北師范大學(xué)為論文唯一通訊單位。Analytical and Bioanalytical Chemistry是Springer出版社旗下的化學(xué)領(lǐng)域期刊，SCI中科院大類(lèi)二區(qū)期刊，最新影響因子為3.8。

該研究通過(guò)光譜學(xué)和電化學(xué)分析，結(jié)合分子對(duì)接模擬，探討了三種抗腫瘤活性單糖與人血清白蛋白（HSA）相互作用的分子機(jī)制。研究結(jié)果表明，這些單糖能夠有效猝滅HSA的熒光。熱力學(xué)分析顯示，巖藻糖與HSA結(jié)合是自發(fā)的放熱過(guò)程，而甘露糖和半乳糖的結(jié)合則由熵驅(qū)動(dòng)。值得注意的是，這三種單糖的加入將HSA的結(jié)構(gòu)壓縮的更緊湊，使其在體內(nèi)運(yùn)輸和遞送更加穩(wěn)定，其結(jié)合強(qiáng)度依次為：巖藻糖>甘露糖>半乳糖。結(jié)合常數(shù)的變化解釋了抗腫瘤治療中不同藥物的有效性和潛在副作用的差異。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，單糖與HSA之間的相互作用不僅提高了藥物的穩(wěn)定性和靶向性，還增強(qiáng)了抗腫瘤活性。深入研究這些相互作用可能為設(shè)計(jì)和優(yōu)化抗腫瘤藥物以及開(kāi)發(fā)新型抗腫瘤療法提供新的見(jiàn)解。

通過(guò)人血清白蛋白實(shí)現(xiàn)靶向遞送單糖至癌細(xì)胞的抗腫瘤機(jī)制示意圖

論文信息:

1.Synergistic Nano-Bioeffects: Dual Impact of Bisphenol-Derived Carbon Dots on Environmental Health and Antimicrobial Therapy

Si-Yuan Hu¹, Xin-Zhong Zhang¹, Jia-Yu Li, Xiang Wang, Chen Gao, Jia-Tong Zhou, Jing Cai, Miao-Miao Yin, Ru-Fang Zhao, Xin Ding*, Wei Hong*, Yan-Jun Hu*.

Chemical Engineering Journal, 2025, 518, 164871.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164871

2.Molecular mechanism of the enhancing of AIE effect by human serum albumin

Jia-Yu Li, Wen Lin, Jun-Rong Li, Tian-Hua Li, Si-Xiang Qin, Ai-Min Bai, Miao-Miao Yin, Xiao-Huan Huang, Xin Ding*, Yan-Jun Hu*

Sensors and Actuators B: Chemical, 2025, 440, 137935.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.137935

3.Construction of polydopamine nanomedicine for dual inhibition and degradation of histone deacetylases in cancer cells

Xin Ding, Hu Miao, Chen-Wei Duan, Shun-Chao Zhao, Jin Zhang, Yi Liu, Juan Xu*, Ming Sun*, Yan-Jun Hu*

International Journal of Biological Macromolecules, 2025, 313, 144340.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.144340

4.Regulator of oxidative balance: Research progress of nanozymes in ROS-related diseases

Xiang Wang, Zi-Dong Wang, Si-Yuan Hu, Xin Ding*, Yan-Jun Hu*

Materials Today Chemistry, 2025, 44, 102540.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2025.102540

5.In situ oxygen-producing nanoplatform inducing multifunctional cell death

for enhanced photodynamic therapy of hypoxic tumors.

Wen Wang¹, Tao Qiu¹, Xin Ding, Da-Lin He, Yi-Bo Yuan, Meng-Kang Jiang, Xin Long, Jia Gao, Miao-Miao Yin*, Tian-Yu Wang*, Yan-jun Hu*

Applied Materials Today, 2025, 42, 1002623.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2025.102623

6.The effect of electron-withdrawing groups on the binding properties of bisphenol A to DNA: Insights from multi-spectral, electrochemical, and molecular docking

Jia-Yu Li¹, Xin Hu¹, Si-Yuan Hu, Ai-Min Bai, Xin Ding*, Miao-Miao Yin*, Yan-Jun Hu*

Journal of Molecular Structure, 2025, 1322, 140714.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.140714

7.Molecular mechanism of enhancing antitumor activity through the interaction between monosaccharides and human serum albumin

Si-Yuan Hu¹, Wen Lin¹, Wen-Jie Li, Xin Ding*, Ru-Fang Zhao*, Yan-Jun Hu*

Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2025, 417, 251.

論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00216-024-05665-3