利用银-铈氧化还原化学制备多种纳米粒子结构,以用于新冠病毒的灭活
《Materials Advances》:Production of assorted nanoparticle structures using silver–cerium redox chemistry for inactivation of coronavirus
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时间:2026年04月24日
来源:Materials Advances 4.7
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克雷格·J·尼尔(Craig J. Neal)| 穆罕默德·哈桑·梅赫穆德·卡利亚尔(Muhammad Hassan Mehmood Kalyar)| 埃拉亚拉贾·科兰泰(Elayaraja Kolanthai)| 玛丽亚·V·博伦(Maria V. Bolen)| 格里菲斯·D
克雷格·J·尼尔(Craig J. Neal)| 穆罕默德·哈桑·梅赫穆德·卡利亚尔(Muhammad Hassan Mehmood Kalyar)| 埃拉亚拉贾·科兰泰(Elayaraja Kolanthai)| 玛丽亚·V·博伦(Maria V. Bolen)| 格里菲斯·D·帕克斯(Griffith D. Parks)| 苏迪普塔·西尔(Sudipta Seal)
中佛罗里达大学材料科学与工程系,先进材料加工与分析中心(AMPAC),奥兰多,FL 32816,美国
克雷格·尼尔:Craig.Neal@ucf.edu
苏迪普塔·西尔:Sudipta.Seal@ucf.edu
纳米级氧化铈因其在研究文献中展现出的广泛治疗活性而在生物医学应用中备受关注。此外,这些活性已被证明是可调的,通过多种湿化学合成方法可以控制材料表面性质。在之前的研究中,我们已经展示了纳米级氧化铈配方的独特抗病毒性能,并将其与材料性质联系起来。在本研究中,我们扩展了银-氧化铈组合在病毒灭活中的应用范围:考察了合成参数对颗粒特性的影响,以及核壳纳米颗粒配方对人类冠状病毒抑制效果的影响。这些配方与之前报道的银涂层氧化铈配方进行了比较,并将其与相关的材料性质相关联。
1. 引言
氧化铈(ceria)由于其在铈位点(Ce3?/Ce??)上的氧缓冲(或储存)能力及相关氧化还原循环作用,在工业催化方面具有重要意义。这些材料组成的变化是由(近)表面氧空位的形成或修复产生的。对于纳米级受限的氧化铈相,研究表明氧空位的形成得到了促进,其形成能量较低,从而在某些出版物中提高了催化性能。在许多此类研究中,制备并修改了含有纳米级银相的氧化铈薄膜,以产生活化氧中间体。文献中还报道了几种银-氧化铈纳米复合材料/(光)催化活性支撑结构的研究。有人认为,在高温下大气成分,尤其是氧气会被激活,并与吸附在氧化铈上的有机物质发生反应,这些有机物质在氧化还原循环过程中转化为化学产物。也有研究表明,在氧化铈和银相之间的界面,氧化铈处于还原化学状态,而氧从银表面转移或电子通过银体转移可以恢复初始的氧化铈氧化还原状态。这些结果在实验和理论研究都能得到验证。在其他研究中,制备并研究了纳米颗粒银-氧化铈结构作为化学选择性还原反应(例如,不饱和醛类、环氧类)的催化剂。
2. 材料与方法
2.1. 材料表征
所有紫外-可见光光谱测量均使用PerkinElmer光谱仪进行;数据采集范围为220至600纳米,使用石英晶体比色皿。X射线衍射测量在Empyrean Panalytical衍射仪上进行,使用CuKα(1.54 ?)射线源。数据使用XPert Highscore软件进行分析。高分辨率透射电子显微镜图像在中佛罗里达大学(Phillips, Tecnai,300 kV;材料表征设施)和佛罗里达大学(FEI Talos F200i,200 kV;纳米级研究设施)拍摄。样品通过从悬浮液滴涂并干燥在玻璃碳膜涂层的铜TEM网格(SPI)上制备。图像采集在不同的放大倍率下进行。扫描TEM成像、高角分辨能谱(HAADF)和选区电子衍射测量在佛罗里达大学的Talos hrTEM上进行。电感耦合质谱测量在佐治亚大学雅典分校的Plasma Chem Lab(应用同位素研究中心)进行,用于测量各种材料配方中的铈和银浓度。颗粒的超氧化物歧化酶模拟活性使用SOD测定试剂盒(Dojindo Molecular Technologies)按照制造商说明进行测定。所有测量均重复三次。
2.2. 通用银-氧化铈合成程序
本研究中使用的所有银-氧化铈配方均采用参考文献11中的类似合成方案制备,但具体机制和优化研究(详见后续相关小节)有所调整(用符号(*)表示);AgCNP1除外:采用先前发表的方案制备(详见第2.4节)。
2.2.1 银氧铈纳米颗粒制备
将2.71克六水合硝酸铈(纯度99.999%,Sigma Aldrich)溶解在4毫升去离子水(diH?O;电阻率>20 MΩ,Barnstead Nanopure)中,并加入适量(根据预期组成和Ce3?:Ag?的摩尔比计算)的硝酸银水溶液(纯度99%,Sigma Aldrich)。在标准压力和温度下,以250转/分钟的转速磁力搅拌下将溶液体积补足至8.036毫升。随后将搅拌速度增加到350转/分钟,并迅速分次加入7.26毫升氨溶液(35.6 wt%的25 wt%氨溶液)。继续搅拌1分钟后,将溶液迅速转移到一个23毫升容量的特氟龙内衬不锈钢高压釜中并密封。然后将高压釜置于预热马弗炉中,保持120°C加热15分钟。之后,在冷水流中冷却高压釜,直至手感温度降至室温(约5分钟)。
2.3. 银氧铈颗粒純化
收集的溶液用去离子水离心4次,每次12000转/分钟,每次10分钟,更换上清液为新鲜去离子水。洗涤后,将沉淀样品重新分散在小体积去离子水中,并在60°C下过夜干燥在玻璃培养皿中。干燥后的样品用研钵和杵研磨成粉末。样品储存在硼硅酸盐5毫升小瓶中,以待进一步使用或表征。
2.4. AgCNP1(银氧铈对照配方)的合成
该合成方法在之前的研究中有详细报道。简而言之,在磁力搅拌条件下(约250转/分钟),将1.74克六水合硝酸铈溶解在40毫升去离子水中。随后向硝酸铈溶液中加入10毫升含0.17克硝酸银的水溶液,并搅拌几分钟。接着,在约450转/分钟的搅拌下,迅速分次加入10毫升0.4 M的氢氧化钠溶液。4小时后,通过离心4次更换上清液为新鲜去离子水。最终将纯化后的材料重新悬浮在去离子水中,并在超声浴中超声处理以促进分散。为了去除富含银的二次颗粒相,纯化后的溶液用浓氢氧化铵溶液(最终浓度3 wt%)在适度搅拌下处理24小时。按照前述合成步骤洗涤和分离样品。
2.5. 自发pH下银氧铈氧化还原相互作用对颗粒产物的影响
在保持银与铈(硝酸盐)溶液摩尔比为1:1的条件下,测量银和铈的氧化还原动力学。每隔10分钟收集一次样品(20 μL),持续60分钟。在250和300纳米处测量峰吸收强度的变化情况。
2.6. 不同银-铈摩尔比纳米结构配方的合成
按照2.1节所述的程序合成材料配方,但改变银与铈的摩尔比,然后采用2.3节中描述的纯化方法进行纯化,其中硝酸铈和硝酸银混合60分钟。本研究制备的配方包括银与铈的摩尔比为1:1.5、1:1.2、1:1.0、1:0.5和1:0.2的配置。初步表征后,仅使用摩尔比为1:1.2、1:0.5和1:0.2的配方进行进一步研究;分别简称为配方?1.2、?0.5和?0.2。为了探究时间依赖的紫外-可见光测量中发现的化学过程的影响,还合成了一系列仅在搅拌2分钟后制备的类似材料(其合成和后处理步骤与前者相同,分别简称为配方?k1.2、k0.5和k0.2)。
2.7. 人冠状病毒OC43的培养
肌梭肉瘤(RD)细胞在添加了10%热灭活的胎牛血清(HI FBS)的Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM;Gibco, Thermo Fisher Scientific)中培养,温度为37°C,二氧化碳浓度为5%。人冠状病毒OC43(ATCC VR-1558)在HCT-8(ATCC HRT18)细胞中培养,温度为33°C。感染后第4天收集上清液,离心后加入1:20稀释的牛血清白蛋白组分V(BSA;7.5%溶液,Fisher Scientific)。含病毒的培养基分装后迅速在液氮中冷冻,并储存在?80°C。
2.8. 病毒悬液的纳米颗粒处理
病毒滴度通过50%组织培养感染剂量(TCID50)测定法确定,使用接种在96孔板(Falcon, Thermo Fisher Scientific)中的RD细胞单层进行测定。病毒样本在含有1:20稀释BSA的DMEM中连续稀释10倍,并在33°C下与细胞共培养1小时。感染后,细胞用PBS洗涤,并覆盖含有2% HI FBS的DMEM。在33°C下培养4天后,细胞用PBS洗涤,并用含有20%乙醇、3.7%甲醛的1%结晶紫溶液固定/染色30分钟。TCID50值使用Spearman–K?rber方法计算。所有测量均重复三次(n = 3),并以计算平均值±标准差表示。统计显著性通过t检验与对照银氧铈配方(标记为AgCNP1)的TCID50值进行比较。
3. 结果与讨论
考虑使用氨水通过水热合成方法制备银氧铈纳米颗粒配方,以直接防止二次颗粒的形成。该程序改编自Kayama等人提出的方法,该方法能够制备出分散性有限的核壳结构颗粒(在颗粒大小、形状和组成方面)。当前的研究探讨了不同铈和银前驱体比例以及混合时间对颗粒平均特性的影响,尤其是银氧化物和铈氧化物的相密度、平均颗粒大小和颗粒形态。制备了具有不同初始银与铈摩尔比(Ag:Ce)的颗粒配方(图1A)。选择这些比例是为了考虑起始浓度下的相特性和分布,范围从1:0.2到1.2(即银含量较低或较高的初始溶液;图1B和C中显示了最终的银与铈比例,并在第3.3节中进行讨论)。结果解释了[Ag(NH3)2]+离子在水溶液中以1:1摩尔比氧化铈的作用,以及溶解氧(自然曝气)的影响。特别关注了颗粒数量、银氧化物与铈氧化物的相比例以及颗粒的形态特征。
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**图1. 各种银改性氧化铈配方的合成。** 所有当前研究的合成都是通过湿化学方法在150°C下进行水热合成的。样品在60°C下干燥成粉末(B)和(C),这突显了银与铈前驱体比例(从左到右Ag:Ce比例减小)以及混合时间(从左到右分别为k1.2、k0.5和k0.2,混合时间为60分钟)对颗粒特性的显著影响。银与铈的初始和最终摩尔比通过ICP-MS测量并在图中以“初始”和“最终”标注。
在混合硝酸银和硝酸铈的水溶液时,通常溶液性质没有明显变化。然而,观察到改变混合时间会导致溶液呈现不同的颜色,而其他合成条件保持不变。因此,首先考虑了混合时间的影响。
**3.1. 在无氨条件下自发生pH值下的银-铈(氧化物)相互作用**
硝酸银和硝酸铈溶液以1:1的最终摩尔比混合,浓度与标准合成相同。在固定的其他合成条件下,定期(每10分钟一次,从0到60分钟)收集的UV-Vis光谱(图2)显示材料氧化还原状态的自发变化,298 nm附近的吸收(Ce4+的特征)在混合过程中发生变化(图2A)。对于固定的材料浓度,吸收强度的变化表明氧化还原状态可能发生了变化,也可能发生了配位作用。需要注意的是,在这些条件下(标准温度和压力,pH约为3.5),并且在这段时间内,铈的氧化可以忽略不计。
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**图2. 银-铈氧化物纳米颗粒配方的相组成和特性。** 在60分钟的时间内,每隔10分钟进行一次UV-Vis光谱测量(A),显示了混合时间对颗粒前驱体特性的变化(插图:280至315 nm之间吸收的放大图像)。吸收变化对时间敏感且非单调。图2B展示了配方1.2、0.5和0.2以及k1.2、k0.5和k0.2的UV-Vis光谱,表明银相特性存在显著差异(在400 nm以上波长处峰值特征明显)。X射线衍射(XRD)测量(C)显示所有配方中都存在与氧化铈(氟石对称性,ICSD 55284)和金属银(体心立方对称性,ICSD 44387)相关的峰。峰的相对强度变化立即开始,并在大约1小时的混合时间内持续变化。之后,变化速率显著降低。然而,值得注意的是,虽然298 nm附近与Ce4+相关的吸收强度变化与252 nm附近与Ce3+相关的吸收强度变化成比例,但银(Ag+)在300 nm附近也有吸收:这可能使归因于纯粹的铈氧化还原作用变得复杂。因此,在添加氢氧化铵和水热处理之前,对最初合成的一部分配方进行了2分钟和60分钟的混合实验(图1C),以进一步验证先前研究的结果并探讨颗粒形成机制;具体来说,分别考虑了以1:1.2、1:0.5和1:0.2的银与铈摩尔比合成的配方(混合时间为60分钟的称为配方1.2、0.5和0.2,混合时间为2分钟的分别称为配方k1.2、k0.5和k0.2)。
**3.2. 混合时间对颗粒产物材料特性的影响:光谱学**
前一节讨论的UV-Vis光谱变化表明混合时间可能影响溶液成分的形态和最终颗粒产物的特性。这一观点通过观察收集的样品粉末颜色得到了进一步支持(图1C)。颜色是由银和铈在独特晶体环境中的吸收以及它们各自的化学状态分布所决定的。图2B展示了配方1.2、0.5和0.2以及k1.2、k0.5和k0.2的UV-Vis光谱。所有配方都显示出覆盖可见区域的宽峰,这与它们的深色相符。有趣的是,除了配方1外,所有配方的峰值最大值似乎都集中在400 nm附近。值得注意的是,每个测试组的光谱都是独特的,这暗示了银含量对最终颗粒的化学状态分布及其相应的电子结构有影响。然而,归属于氧化铈和银的峰的相对强度并没有明显的趋势。不过,峰的宽度和与量子限制电子状态相关的峰位移,以及信号重叠的可能性,使得这种分析不适合作为比较不同配方组成的指标。
**3.3. 混合时间对颗粒产物材料特性的影响:显微镜学**
高分辨率透射电子显微镜(TEM)成像(图3)显示了混合时间(图3A、B和D、E)和Ag:Ce摩尔比(图3G、I和K)(图S1)的显著影响。选定区域电子衍射(SAED)测量(图3C、F和H、J、L,对于混合时间为2分钟和60分钟的样品)证实了XRD的观察结果,由于银和氧化铈相的纳米尺度尺寸,衍射斑点呈现为环状。对衍射环的拟合确认了所有配方的氧化铈和银氧化物的氟石结构和体心立方结构。
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**图3. 搅拌2分钟或60分钟的配方颗粒的高分辨率透射电子显微镜图像。** 混合时间(上排:从左到右分别为2分钟的k1.2和k0.2配方;下排:从左到右分别为60分钟的1.2、0.5和0.2配方)对颗粒形态和相组成有显著影响。配方k1.2(A)和(B)的颗粒表现为单个体颗粒(A)以及核壳颗粒的聚集体(B)。配方k0.2(D)和(E)的颗粒形态不规则,与k1.2和k0.2相比,富含银的区域在单个颗粒中的数量密度更高。配方1.2(G)和0.5(I)的颗粒呈现为大的核壳(银-氧化铈)纳米结构,而银与铈比例较低的配方0.2(K)的颗粒则不规则,银相分散程度更大。选定区域电子衍射(SAED)测量显示所有配方中都存在氟石结构的氧化铈和体心立方结构的银。
**扫描透射电子显微镜(STEM)和高角度暗场成像(HAADF)(图4)** 对1:1银与铈配方的颗粒进行了分析。光谱(EDS)分析确认了核壳形态,其中银集中在颗粒核心,而氧化铈(图4B、C、D和F中的碳、氧和银的组成)构成了壳层结构。在这种较低放大倍数下的成像(图4E)还显示了该配方中颗粒大小和形态的分散性有限。
**比较不同配方的XRD衍射图,** 我们观察到与个别合成细节相关的差异(图2C)。所有光谱都证实了氧化铈(氟石对称性,ICSD 55284)和银(体心立方对称性,ICSD 44387)的存在。对于氧化铈,所有实验光谱都拟合了五个峰:(111)、(002)、(220)、(311)和(331);对于银,拟合了三个峰:(111)、(200)和(220)。所有峰的宽度都有所增加,这归因于最终材料中所有相的纳米尺度特性;计算了每个配方的半高宽值。通过考虑高分辨率透射电子显微镜成像下配方颗粒的结构差异,可以更好地理解光谱测量的观察结果。
**3.3. 混合时间对颗粒产物材料特性的影响:显微镜学**
高分辨率透射电子显微镜(TEM)成像(图3)显示了混合时间(图3A、B和D、E)和Ag:Ce摩尔比(图3G、I和K)(图S1)的显著影响。对于两组样品(图3C、F和H、J、L,混合时间为2分钟和60分钟),选定区域电子衍射(SAED)测量进一步证实了XRD的观察结果,由于银和氧化铈相的纳米尺度尺寸,衍射斑点呈现为环状。正如其他出版物所建议的,银的沉积可以在与铈发生氧化还原反应时在生长的银表面上得到促进;因此,减少总界面面积的工艺将占主导地位。如果银沉积和氧化铈在远离的位置发生(例如,相对两侧的反应),将形成Janus型结构;随后这些子单元会聚集并组装成更大的核壳结构。或者,如果在特定的银表面上优先沉积氧化铈,将促进银的生长,从而增加这些表面的密度,并进而促进不规则的颗粒形态(例如,对于较大的核壳结构,观察到的两端呈柠檬形状的椭球形形态以及棒状形态,见图5C)。有趣的是,通过Scherrer公式分析XRD峰得到的氧化铈和银相的平均晶粒直径对于k1.2–k0.2配方是相似的(氧化铈和银分别约为8纳米和20纳米),但对于1–3配方,随着银与铈比例的增加,这一差异显著(氧化铈:6.418、6.813、9.419、9.732;银:14.95、18.67、23.32、22.97;对于1:1.2、1.0、0.5和0.1的比例)。这一结果表明银和铈之间存在显著的相互作用,这一点在紫外-可见光谱中也有体现(见图2A)。对于1:1的Ce:Ag比例的颗粒(见图4),颗粒体积更小且形状更规则,表明等量的反应物可以产生规则形状的形态。有趣的是,从这些前体比例产生的颗粒平均直径明显更小(约85纳米对比约450纳米),相对于其他配方产生的核壳结构而言。这一结果突出了复合体形成与颗粒形态之间的相互依赖性。来自0.2配方的颗粒与我们早期工作中发表的另一种合成方法(AgCNP1,见图5A)在相似的Ag:Ce比例下产生的颗粒更为相似。在浓氢氧化铵中蚀刻0.2配方的样品时,我们观察到材料表面明显出现了银相(见图S1)。据推测,颗粒中富含银的部分可能会被侵蚀并从水溶性[Ag(NH3)2]+复合物中重新沉积;特别是在表面缺陷处,如氧空位,Ce3+位点会定位并在那里将银从复合物中氧化出来。ICP-MS的结果(见图1B和C)进一步强调了起始银:铈比例大于或小于1的配方之间的区别。比例为1.0或更高的配方产生了大约1:1的银:铈ia颗粒(初始比例为1.2和1.0时分别为1.04和0.95),这证实了Kayama等人的初步结果。有趣的是,起始比例小于1.0的配方产生的颗粒银含量几乎比初始比例高50%(初始比例为0.50、0.20和0.10时分别为0.77、0.35和0.18)。这一结果表明,在所使用的合成条件下,银与铈之间的氧化还原反应比通过其他反应途径形成氧化铈更容易发生。这一观察也可能与这些配方中观察到的不规则性和更复杂的颗粒形态有关。k1.2配方表现出银:铈比例的显著降低,与k0.5配方观察到的结果相似(两者均为0.64),而k0.2配方的比例略有增加(0.28),与k0.2配方相似。这些结果进一步支持了上述趋势。
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图5. 合成条件和参数对颗粒纳米结构产物的影响。不同的合成条件,使用相同的试剂,可以合成各种纳米结构,通常可以表示为银修饰的氧化铈(A)、银-氧化铈核壳(B)和一维核壳结构(C)。合成条件与最终颗粒特性之间的关系提供了对形成机制的见解,并可能为可控合成提供未来方向。颗粒大小、形态和结构的分布(比较C与图3D和E),特别是在混合时间较短的样品中,突显了颗粒特性对合成条件的敏感性。
总体而言,我们的研究突出了颗粒特性对合成条件的显著敏感性:颗粒的组成在相数、形态和尺寸上都有所不同(见图5)。这种对形态的控制为进一步研究AgCNP病毒抑制活性提供了潜力。在接下来的研究中,我们将考虑我们之前研究中的颗粒(AgCNP1,见图5A)、配方1.2(见图5B)、配方0.5和配方0.2.3.4)对病毒失活的效果。
银-氧化铈配方对病毒失活的效果:通过使用初始浓度约为每毫升病毒10^5个感染单位(TCID50)和0.2或0.77毫克每毫升的纳米粒子处理进行了三次实验(见图6A)。这些研究中选择的纳米粒子处理浓度基于我们之前对类似银-氧化铈纳米粒子的剂量依赖性研究,以便与这些研究的结果进行直接比较。这个初始滴度作为时间零点的感染性参考。仅用缓冲液孵育OC43病毒导致感染性几乎没有损失(见图6A),这与之前关于病毒在水环境中稳定性的发现一致。未经改性的氧化铈配方对病毒滴度的影响很小,病毒滴度仍保持在每毫升超过5 × 10^4 TCID50。相比之下,用AgCNP1和配方3处理1小时后,病毒滴度降低了1个对数单位,而配方1和配方2的处理则降低了不到1个对数单位。随后的实验将孵育时间延长到4小时。在处理前和4小时后测量了病毒滴度(见图6B)。4小时后,未经处理的对照组病毒滴度降低了1个对数单位。AgCNP1处理使OC43的滴度从10^5降低到大约10^2 TCID50每毫升。配方1和3的处理产生了类似的降低效果,而配方2的效果最为显著,将滴度从10^5降低到接近10^1 TCID50每毫升。
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图6. 对病毒感染性的影响。(A)和(B)OC43样品在室温下分别孵育1小时(A)或4小时(B),仅用缓冲液(红色条形),或用0.2毫克每毫升的AgCNP1(绿色),配方1.2(紫色),配方0.5(橙色)或配方0.2(黄色)。剩余的感染性通过TCID50测定。添加纳米粒子之前的样品表示为时间0(蓝色)。数值是三个独立样本的平均值,误差条表示标准偏差。(C)10^5 TCID50单位的OC43在室温下仅用缓冲液(蓝色条形)或0.77毫克每毫升的AgCNP1孵育3小时。剩余的感染性在3小时后通过TCID50测定。数值是三个独立样本的平均值,误差条表示标准偏差。
在另一个实验中,OC43与较高浓度(0.77毫克每毫升)的纳米粒子孵育3小时(见图6C),并在时间零点和3小时后评估了病毒滴度。未经处理的对照组再次显示不到1个对数的减少。然而,用AgCNP1、配方2和配方3处理后,OC43浓度降低到无法检测的水平。值得注意的是,配方1实现了4个对数的减少,虽然没有完全灭活病毒,但留下了大约10^1 TCID50每毫升的残留滴度。综合这些结果表明,具有平衡Ag和CeO2含量的纳米粒子配方表现出比那些Ag或CeO2含量更多的配方更强的抗病毒活性。超氧化物歧化酶(SOD)模拟活性测量(见图S3)表明测试配方之间的表面化学性质有显著差异,SOD活性似乎与总银含量呈正相关(在0.83 μM浓度下,配方1.2、0.5和0.2分别为72.2 ± 9.62、33.3 ± 0.01和22.2 ± 9.62)。这种差异表明,与活性氧物种的相互作用不是观察到的抗病毒性能的主导机制。
有趣的是,尽管表面成分和颗粒大小不同,当前研究中制备的配方在病毒失活效果上表现出相当性,与AgCNP1相似。这一观察,加上之前观察到的AgCNPs优于类似性质的纯氧化铈纳米粒子,表明银与病毒颗粒之间的直接表面相互作用不是主要的失活机制。然而,银可能通过间接方式起作用,可能是通过改变氧化铈的颗粒大小或氧化还原状态分布。此外,这些测试样品之间平均颗粒大小的显著差异进一步表明,表面曲率对总体观察到的活性贡献不大。然而,观察到的结果并不排除局部曲率的影响,这可能源于颗粒表面高度颗粒化的(类似米球结构的)氧化铈结构。
结论
在本文中,制备了几种银-氧化铈氧化物核壳纳米结构,并比较了它们对人类冠状病毒OC43的相对失活能力。配方合成旨在比较银和铈前体混合时间以及前体中银与铈比例的影响。每种配方产生的纳米材料在颗粒大小、形态以及银和铈相的分布上都具有独特性。确定从初始1:1摩尔比的银与铈前体开始合成的核壳结构最小且最规则,较高的比例产生了较大的核壳结构,而较低的比例产生了相对较多的银相(这与我们之前的研究结果相似)。在0.2毫克每毫升剂量下对配方进行的病毒失活研究表明,各种配方之间的效果相当(都超过了两个数量级的减少),并且我们之前研究中高效配方的效果最好。结果表明,银-氧化铈氧化物纳米结构对病毒的失活与病毒直接与银相相互作用无关,而银的作用可能来自于间接作用(如激活氧化铈或作为共催化剂)。
作者贡献
Craig J. Neal:概念化、数据管理、正式分析、研究、方法学、项目管理和撰写——原始草稿。
Muhammad Hassan Mehmood Kalyar:研究、方法学、撰写——原始草稿。
Elayaraja Kolanthai:正式分析、研究、撰写——审阅与编辑。
Maria V. Bolen:研究、数据管理、方法学。
Griffith D. Parks:方法学、资源、监督、撰写——审阅与编辑。
Sudipta Seal:资源、撰写——审阅与编辑。
利益冲突
没有需要声明的利益冲突。
数据可用性
支持本研究发现的数据集可在文章及其补充信息(SI)中找到。补充信息可获取。详见DOI: https://doi.org/10.1039/d5ma00962f。
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