電離輻射（IR）廣泛應(yīng)用于工業(yè)和放射治療，但核或放射性事故嚴(yán)重危害了相關(guān)人員的健康，并且在放射治療中也不可避免地帶來(lái)一些傷害。在這項(xiàng)工作中，開(kāi)發(fā)了超薄二維（2D）碳化鈮（Nb2C）MXene作為輻射防護(hù)劑，并將其應(yīng)用于清除電離輻射誘導(dǎo)的氧自由基。該2D Nb2C MXene材料顯示出有效的抗氧化性能，可有效消除過(guò)氧化氫（H2O2），羥基自由基（•OH）和超氧自由基（O2•
-）。用生物相容性的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）預(yù)處理，獲得的功能化Nb2C納米片（Nb2C-PVP NSs）大大減少了IR誘導(dǎo)的活性氧（ROS）的產(chǎn)生，使得體外細(xì)胞活性增強(qiáng)。單次靜脈注射N(xiāo)b2C-PVP顯著提高了小鼠的存活率，用致死劑量γ射線(xiàn)全身照射小鼠其存活率為81.25％。而且Nb2C-PVP恢復(fù)了受輻照小鼠的造血系統(tǒng)功能。值得一提的是，14天治療后Nb2C-PVP幾乎從小鼠體內(nèi)完全消除了，且30天處理后未觀察到明顯的毒性。該研究開(kāi)創(chuàng)了二維MXene材料的固有防輻射性質(zhì)在體內(nèi)的應(yīng)用。
Figure 1. 二維超薄Nb2C NSs (MXene)納米片的構(gòu)筑與表征。包括合成樣品的過(guò)程示意圖，SEM圖，明場(chǎng)/暗場(chǎng)TEM，高分辨HAADF-STEM， EDS譜，以及用AFM表征分析了Nb2C NSs的厚度。
Figure 2.Nb2C NSs用于自由基清除反應(yīng)，呈現(xiàn)了相關(guān)納米結(jié)構(gòu)的正交、正視及側(cè)視圖，暴露于•OH自由基的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，相關(guān)的能級(jí)圖和經(jīng)輻射后Nb2C NSs的XPS表征，以及Nb在輻射前后的各種化合價(jià)態(tài)的百分比統(tǒng)計(jì)。
Figure 3. 用Nb2C-PVP清除自由基。通過(guò)抗氧化能力測(cè)試，CV曲線(xiàn)測(cè)試，超氧自由基O2•
-的清除活性表征，以及ESR譜來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
Figure 4. Nb2C-PVP在體外的防輻射性質(zhì)分析。3T3/A31細(xì)胞在不同濃度不同時(shí)間的可行性評(píng)估，3T3/A31細(xì)胞在暴露于IR的可行性評(píng)估，熒光圖像，TUNEL評(píng)估，DCFH-DA圖顯示了ROS的百分比。
該研究工作由復(fù)旦大學(xué)陳紅紅聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所陳雨課題組（第一作者是任湘祎）于2019年發(fā)表在ACS Nano期刊上。原文：Highly Catalytic Niobium Carbide (MXene) Promotes Hematopoietic Recovery after Radiation by Free Radical Scavenging（DOI: 10.1021/acsnano.8b09327）
