[发明专利]一种高效抗氧化二维氢锗烯纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高效抗氧化二维氢锗烯纳米片及其制备方法和应用。所述二维锗纳米片具有超薄层状结构，且表面共价修饰H原子。

技术领域

本发明涉及一种具有优异的抗氧化性能，并且尺寸均一，具有高比表面积的表面连接有氢(H)原子的超薄锗纳米片(Germanene)及其制备方法和作为一种高效、低毒的生物医用二维纳米材料的相关应用，属于二维纳米材料技术领域。

背景技术

活性氧(ROS)，包括超氧阴离子(O₂^·-)、过氧化氢(H₂O₂)、单线态氧(¹O₂)和羟基自由基(·OH)在内，在调节生物体的各种生理功能中起着至关重要的作用，参与生物体生长、健康或衰老所必需的机制，常作为信号分子发挥着重要作用。但ROS同时也存在一些潜在毒性影响，包括对DNA、RNA、蛋白质和膜的氧化和损伤，这就需要细胞内多种抗氧化系统将ROS保持在基本的无毒水平，任何偏离这一平衡都可能带来疾病的发生(Trends inPlantScience,2016,22(1),11-19)。急性肾损伤(AKI)，一种与氧化应激有关的疾病，每年在临床上都造成较高的死亡率(Adv.Funct.Mater.2019,29,1904833)。虽然抑制氧化应激的重要性已经被认识到几十年了，但由于缺乏安全有效的候选药物，抗氧化治疗仍然被大大推迟了。为此广大研究工作者设计了多种功能性的纳米药物，用于AKI的抗氧化治疗，像黑磷(BP)(Nano Lett.2020,20,1447-1454)、Cu_5.4O纳米颗粒(Nature Communications,2020,11(1))等。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有优异抗氧化性能的超薄锗纳米片及其制备方法和应用。

一方面，本发明提供了一种二维锗纳米片，所述二维锗纳米片具有超薄层状结构，且表面共价修饰H原子(即Germanene-H，二维GeH纳米片)。

本公开中，具有超薄层状结构的二维GeH纳米片具有优异的抗氧化能力，可以清除一系列代表性的活性氧(ROS)物种，包括过氧化氢(H₂O₂)、超氧阴离子(O₂^·-)和羟基自由基(·OH)等，可以很好的应用在与ROS相关的AKI疾病治疗上。

较佳的，所述二维锗纳米片的横向尺寸为200～300nm，厚度在0.5～2nm。

较佳的，所述二维锗纳米片具有PH响应的降解行为，在趋向酸性(PH＜7，炎性微环境)的溶液中可以稳定存在较长时间，随着PH的降低，稳定时间增加，二者具有线性关系，而在中性(pH＝7.4，正常组织微环境)则快速降解。这一选择性降解的特性可以实现炎症靶向治疗的目的，具有较好的生物安全性。

较佳的，所述二维锗纳米片还包括修饰在所述二维锗纳米片表面的聚乙烯吡咯烷酮，所述二维锗纳米片和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：(10～20)。通过PVP的表面修饰，可以更好的实现材料的体内生物应用。

另一方面，本发明还提供了一种二维锗纳米片的制备方法，包括：

(1)将具有层状微观结构的前驱体CaGe₂进行急热处理和急冷处理，然后浸入浓盐酸溶液中进行磁力搅拌，得到混合溶液；

(2)将所得混合溶液经过离心处理后移除上清液，采用用无水乙腈或者酸性去离子水溶液清洗沉淀物，得到所述二维锗纳米片。

较佳的，所述急热处理的温度为360～400℃。

较佳的，所述急冷处理的温度为-196℃。

较佳的，所述浓盐酸溶液的浓度为10～13moL/L，优选为12moL/L。