莱斯大学的迈克·威廉姆斯 莱斯大学化学家詹姆斯·图尔拿着煤和一小瓶煤衍生的石墨烯量子点
量子点已经被修饰成一种有效的抗氧化剂
学分:杰夫·菲特洛/莱斯大学 从普通煤中提取的石墨烯量子点可能是遭受脑外伤、中风或心脏病发作的人的有效抗氧化剂的基础
莱斯大学、德克萨斯A&M健康科学中心和休斯顿德克萨斯大学健康科学中心的麦戈文医学院的科学家研究了它们在这种损伤后抑制氧化应激的能力
量子点是一种半导体材料，小到足以表现出仅在纳米尺度出现的量子力学特性
莱斯化学家詹姆斯·图尔、A&M神经学家托马斯·肯特和乌瑟尔特生物化学家阿-林·蔡及其团队发现，用普通聚合物修饰后的生物相容性量子点是人体自身超氧化物歧化酶的有效模拟物，超氧化物歧化酶是许多抑制氧化应激的天然酶之一
但是，由于天然抗氧化剂可能会被快速产生的活性氧(ROS)所淹没，而这些活性氧会加速损伤的愈合，该团队多年来一直致力于研究快速注射活性纳米材料是否能限制这些自由基对健康细胞造成的附带损害
三人组的一项早期研究表明，用聚乙二醇(PEG)改性的亲水簇能够有效地淬灭氧化应激，因为单个纳米粒子能够中和数千个活性氧分子
煤衍生石墨烯量子点的化学结构
这些量子点最初是在莱斯大学合成的，用于医学成像、传感、电子和光伏应用，但现在已经被修改为可能用作可注射的抗氧化剂
学分:旅行团/莱斯大学 “用煤衍生的量子点代替我们早期的纳米粒子，使得生产这些潜在的治疗材料变得更加简单和便宜，”图尔说
“它为更容易获得的疗法打开了大门
" 对细胞系的测试表明，来自普通煤的聚乙二醇和石墨烯量子点的混合物在阻止超氧化物和过氧化氢的破坏方面与早期材料一样有效，但是量子点本身比带状簇更像旋转体
该结果发表在美国化学学会期刊《美国化学学会应用材料与界面》上
图尔实验室于2013年首次从煤中提取量子点，并报告了它们在医学成像、传感、电子和光伏应用方面的潜力
随后的一项研究显示了它们是如何被设计成具有特定半导体特性的
在新的研究中，研究人员评估了量子点的电化学、化学和生物活性
莱斯实验室用化学方法从廉价的烟煤和无烟煤中提取量子点，用聚合物对其进行改性，并在啮齿动物的活细胞上测试它们的能力
电子显微镜下看到的煤衍生石墨烯量子点
莱斯大学的科学家已经将量子点修饰成抗氧化剂
学分:旅行团/莱斯大学 结果表明，不同浓度的量子点剂量在保护细胞免受氧化方面非常有效，即使在研究人员向细胞培养皿中加入有害的过氧化氢后，剂量延迟了15分钟
这种3-5纳米的球状沥青量子点比10-20纳米的无烟煤量子点小
研究人员发现，这两种粒子的保护水平都依赖于剂量，但较大的无烟煤衍生的量子点在较低浓度下保护了更多的细胞
“虽然它们都在细胞中工作，但在体内，较小的细胞更有效，”图尔说
“体型较大的人可能也很难进入大脑
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