本网讯 今年上半年，我校化学化工学院胡艳军教授团队在纳米生物效应领域取得系列研究进展，相关成果相继发表在Chemical Engineering Journal、Sensors and Actuators B: Chemical等国际期刊上。
6月，Chemical Engineering Journal（《化学工程杂志》）在线发表该团队与滨州医学院合作最新研究成果，论文题为“Synergistic Nano-Bioeffects: Dual Impact of Bisphenol-Derived Carbon Dots on Environmental Health and Antimicrobial Therapy”（《协同纳米生物效应：双酚衍生碳点对环境健康和抗菌疗法的双重影响》）。我校化学化工学院2022级硕士研究生胡思源与滨州医学院硕士研究生张馨中为论文共同第一作者，化学化工学院丁鑫博士、胡艳军教授以及滨州医学院宏伟教授为论文共同通讯作者，湖北师范大学为第一通讯单位。Chemical Engineering Journal是Elsevier出版社旗下的材料科学领域期刊，SCI中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子为13.2。
该研究针对双酚类环境激素的污染，通过一锅法合成了具有抗菌活性的碳点，从而实现对双酚类环境激素的回收处理，产生的碳点（CDs）还能有效的治疗细菌感染。该研究探讨了用双酚环境激素合成的新型CDs，以解决双酚污染问题。双酚化合物的加入增强了CDs的光学特性和生物活性。此外，改性后的CDs具有低毒性、良好的生物相容性和穿透细菌生物膜的能力。值得注意的是，掺氟的CDs(BPAF)表现出更强的过氧化物酶样活性，能促进H2O2转化为活性氧（ROS），从而增强CDs的抗菌功效。分子机制研究显示，CDs与人血清白蛋白（HSA）之间存在明显的相互作用，这凸显了CDs在纳米医学中的应用潜力。该项研究推动了绿色化学和环境修复技术的发展，有助于开发对保护生态系统和公众健康至关重要的安全有效的抗菌材料。
双酚衍生CDs的合成、抗菌机制和体内生物分子相互作用示意图
5月，Sensors and Actuators B: Chemical（《传感器和执行器B：化学》）在线发表该团队研究成果，论文题为“Molecular mechanism of the enhancing of AIE effect by human serum albumin”（《人血清白蛋白增敏AIE分子荧光的作用机制》）。我校化学化工学院2022级硕士研究生李佳雨为论文第一作者，该院丁鑫博士和胡艳军教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Sensors and Actuators B: Chemical是Elsevier出版社旗下的化学领域期刊，SCI中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子为7.7。
该研究针对生物系统中聚集诱导发光（AIE）分子的有效聚集难题，选取了四种具有相同电子受体但不同电子供体和烷基侧链的AIE分子。通过电化学分析、荧光光谱和分子对接技术，系统揭示了AIE分子与人血清白蛋白（HSA）之间的相互作用，阐明了HSA在激活AIE荧光中的关键角色及其对AIE效应的影响。研究显示，这些AIE分子在Tris-HCl缓冲溶液中由于螺旋桨式柔性结构而不稳定且发光微弱，但与HSA结合后，荧光强度显著提升40至309倍。此外，AIE分子与HSA的结合产物展现出优异的生物相容性，并能实现细胞和肾脏的高分辨率成像。这些发现不仅增进了对AIE材料体内发光机制的认识，也为AIE材料在生物成像技术中的应用提供了理论基础。
四种AIE分子的结构及HSA增敏AIE分子荧光的作用机制图
5月，International Journal of Biological Macromolecules（《国际生物大分子杂志》）在线发表该团队与贵州医科大学、武汉儿童医院合作研究成果，论文题为“Construction of polydopamine nanomedicine for dual inhibition and degradation of histone deacetylases in cancer cells”（《聚多巴胺纳米药物在癌细胞中对组蛋白去乙酰化酶的双重抑制与降解作用的构建》）。我校化学化工学院丁鑫博士为论文第一作者，胡艳军教授、贵州医科大学徐娟副教授、华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院血液肿瘤中心孙鸣博士为共同通讯作者，湖北师范大学为论文第一通讯单位。International Journal of Biological Macromolecules是Elsevier出版社旗下的化学领域期刊，SCI中科院大类二区TOP期刊，最新影响因子为8.5。
组蛋白去乙酰化酶（HDACs）作为基因表达的关键调节因子和肿瘤进展的促进者，已成为抗癌治疗中极具潜力的目标。然而，目前针对HDAC的治疗策略存在选择性差、药物耐受性和治疗策略复杂等挑战。为解决这些问题，该研究开发了一种共价修饰的聚多巴胺纳米颗粒（PDA-SAHA），该纳米颗粒含有广谱HDAC抑制剂辛烯酰亚胺羟肟酸（SAHA）。PDA-SAHA纳米粒子能够同时实现对癌细胞中HDACs的抑制和降解。在近红外光照射下，PDA-SAHA纳米粒子展现出卓越的光热转换效率，在肿瘤微环境中产生局部高温，有效诱导HDAC蛋白变性和降解。体内和体外实验均表明，PDA-SAHA纳米粒子显著抑制癌细胞增殖，增强细胞凋亡效果，从而有效抑制肿瘤生长。这种结合了HDAC抑制和光热诱导降解的双重机制，不仅为克服传统HDAC抑制剂的耐药性提供了新策略，还在癌症治疗中显示出巨大潜力。
(A) PDA-SAHA纳米颗粒的合成路线，(B) 在PDA-SAHA纳米颗粒表面设计用于双重抑制和降解组蛋白去乙酰化酶的结构
3月，Materials Today Chemistry（《今日材料化学》）发表该团队最新综述，论文题为“Regulator of oxidative balance: Research progress of nanozymes in ROS-related diseases”（《氧化平衡调节剂：纳米酶在ROS相关疾病中的研究进展》）。我校化学化工学院2023级硕士研究生王香为论文第一作者，该院丁鑫博士和胡艳军教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Materials Today Chemistry是Elsevier出版社旗下的化学领域期刊，SCI中科院大类二区期刊，最新影响因子为6.7。
活性氧（ROS）是细胞代谢的副产品，对细胞信号传导和生理功能至关重要。然而，ROS的过度积累会导致氧化应激，进而引起细胞损伤，并引发阿尔茨海默病、帕金森病和炎症性肠病等疾病。纳米酶作为一种新兴的生物催化剂，在治疗与ROS相关的疾病方面展现出巨大潜力，这得益于它们能够持续清除ROS、可调节的尺寸和表面特性、以及模仿天然酶活性的能力。纳米酶的催化性能受其原子结构的影响。包括谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、氧化酶（OXD）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）在内的多种纳米酶，表现出不同的催化活性，并已广泛应用于生物检测、疾病诊断和治疗干预。该文综述了纳米酶研究的最新进展，特别是对ROS相关疾病的治疗，探讨了其类型、抗氧化机制及其在帕金森病、阿尔茨海默病、骨关节炎、缺血性中风、类风湿性关节炎和炎症性肠炎中的应用。
抗氧化纳米酶在与ROS相关的疾病中的生物学应用
2月，Applied Materials Today（《今日应用材料》）发表该团队与武汉大学人民医院合作研究成果，论文题为“In situ oxygen-producing nanoplatform inducing multifunctional cell death for enhanced photodynamic therapy of hypoxic tumors”（《基于铁卟啉金属有机框架纳米复合材料的制备及其抗肿瘤研究》）。我校化学化工学院2022级硕士研究生王稳与武汉大学人民医院器官移植科邱涛教授为共同第一作者，该院尹苗苗副教授、武汉大学人民医院王天宇博士和胡艳军教授为共同通讯作者，湖北师范大学为第一通讯单位。Applied Materials Today是Elsevier出版社旗下的化学领域期刊，SCI中科院大类二区期刊，最新影响因子为6.9。
光动力疗法（PDT）诱导的细胞凋亡通常受到肿瘤微环境（TME）缺氧状态的限制。此外，肿瘤细胞对凋亡表现出获得性和内在性抗性，这进一步限制了凋亡的效果。为此，提出了一种先进的纳米平台Fe/CuO2@FA，通过诱导性细胞死亡来增强PDT效果。在近红外激光（NIR）的作用下，Fe/CuO2@FA激活了PDT效应，生成了活性氧（ROS），从而触发细胞凋亡。在酸性微环境中，Fe/CuO2@FA释放CuO2纳米点，随后分解产生O2，缓解了TME的缺氧状态，进一步增强了PDT效果。Fe/CuO2@FA中的Fe3+和Cu2+下调了谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的表达，并通过耗尽谷胱甘肽（GSH）和生成羟基自由基（·OH）导致脂质过氧化（LPO），触发铁死亡。铁浓度的增加进一步提高了铁死亡的敏感性，加速了细胞死亡。Fe/CuO2@FA在体内成像系统成像能力上的优异表现，使得可以实时监测肿瘤的进展。
(A) Fe/CuO₂@FA的制备, (B) Fe/CuO₂@FA在光动力诱导的多模式肿瘤治疗策略
2月，Journal of Molecular Structure（《分子结构杂志》）发表该团队研究成果，论文题为“The effect of electron-withdrawing groups on the binding properties of bisphenol A to DNA: Insights from multi-spectral, electrochemical, and molecular docking”（《吸电子基团对双酚A与DNA结合性质的影响：多光谱、电化学及分子对接研究的启示》）。我校化学化工学院2022级硕士研究生李佳雨和2021级硕士研究生胡鑫为论文共同第一作者，该院丁鑫博士、尹苗苗副教授和胡艳军教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Journal of Molecular Structure是Elsevier出版社旗下的化学领域期刊，SCI中科院大类二区期刊，最新影响因子为4.7。
双酚A是一种对生物体正常发育至关重要的激素。该研究中，以小牛胸腺DNA为生物大分子模型，分析了双酚A与DNA之间的结构亲和关系。通过荧光光谱、粘度测量、圆二色光谱、电化学测试和分子模拟，研究了空间体积和取代基效应对相互作用的影响。实验结果表明，添加吸电子基团增加了双酚A两侧的空间体积，限制了其在DNA碱基对中的插入。圆二色研究显示，吸电子衍生物并未影响DNA的碱基积累能力。电化学测量结果显示，取代基的吸电子效应与双酚A与小牛胸腺DNA之间相互作用的增强呈正相关。实验结果通过分子模拟进一步验证。这些发现为通过空间体积和取代基效应对双酚A进行结构修饰提供了重要信息。
吸电子基修饰的BPA与小牛胸腺DNA结合示意图
1月，Analytical and Bioanalytical Chemistry（《分析和生物分析化学》）发表该团队研究成果，论文题为“Molecular mechanism of enhancing antitumor activity through the interaction between monosaccharides and human serum albumin”（《单糖与人血清白蛋白相互作用增强抗肿瘤活性的分子机制》）。我校化学化工学院2022级硕士研究生胡思源和2023级硕士研究生蔺雯为论文共同第一作者，该院丁鑫博士、赵茹芳博士和胡艳军教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Analytical and Bioanalytical Chemistry是Springer出版社旗下的化学领域期刊，SCI中科院大类二区期刊，最新影响因子为3.8。
该研究通过光谱学和电化学分析，结合分子对接模拟，探讨了三种抗肿瘤活性单糖与人血清白蛋白（HSA）相互作用的分子机制。研究结果表明，这些单糖能够有效猝灭HSA的荧光。热力学分析显示，岩藻糖与HSA结合是自发的放热过程，而甘露糖和半乳糖的结合则由熵驱动。值得注意的是，这三种单糖的加入将HSA的结构压缩的更紧凑，使其在体内运输和递送更加稳定，其结合强度依次为：岩藻糖>甘露糖>半乳糖。结合常数的变化解释了抗肿瘤治疗中不同药物的有效性和潜在副作用的差异。进一步的研究发现，单糖与HSA之间的相互作用不仅提高了药物的稳定性和靶向性，还增强了抗肿瘤活性。深入研究这些相互作用可能为设计和优化抗肿瘤药物以及开发新型抗肿瘤疗法提供新的见解。
通过人血清白蛋白实现靶向递送单糖至癌细胞的抗肿瘤机制示意图
论文信息:
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.
论文链接：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.
论文链接：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.
论文链接：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.
论文链接：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.
论文链接：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.
论文链接：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.
论文链接：https://doi.org/10.1007/s00216-024-05665-3