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北林彭鋒教授團隊 Adv. Funct. Mater.:納米木質素香煙過濾嘴
2025-03-25  來源:高分子科技

  香煙煙霧中含有大量的有害物質,其中活性氧(ROS)是導致多種疾病發(fā)生和發(fā)展的關鍵因素之一。ROS包括超氧陰離子(·O2-)、過氧化氫(H2O2)和羥基自由基(·OH)等,它們具有高反應活性,能夠與細胞內多種生物分子相作用,破壞細胞結構和功能。長期吸煙會導致體內ROS累積,進而引發(fā)氧化應激,致使多種疾病發(fā)生,如肺癌、心血管疾病、慢性阻塞性肺疾病等。因此,開發(fā)能夠高效清除香煙煙霧中ROS的技術對于遏制吸煙相關疾病具有重要的現(xiàn)實意義和迫切需求


  北京林業(yè)大學彭鋒教授和郝翔副教授期致力于生物質大分子組裝材料的開發(fā)和利用,在前期成功實現(xiàn)木質素組裝材料開發(fā)的基礎上 (Green Chem., 2023, 25, 5142-5149;Adv. Mater., 2024, 36, 2311073;Chem. Eng. J., 2024, 495, 153317),進一步增強其抗氧化性并負載于香煙濾嘴之上,有效清除香煙煙霧中ROS和有害氣體,總ROS清除率可達97%以上。同時,還建立了單克納米木質素負載百支香煙的連續(xù)化制備工藝,有望實現(xiàn)規(guī);a。此外,小老鼠動物試驗證實其可有效減輕氧化應激誘導的小鼠肺損傷,為肺組織提供保護作用(圖1)。


1 用于負載香煙濾嘴清除ROS的納米木質素設計示意圖


  通過簡單浸漬-干燥法將納米木質素負載于香煙濾嘴上,每支香煙濾嘴僅含10 mg納米木質素。負載于香煙濾嘴的納米木質素對香煙煙霧中·O2-、H2O2·OH等多種高氧化活性ROS和甲醛等有害氣體均具有清除作用,總ROS清除效率可達97%以上,高于目前文獻已報道的其他材料。此外,納米木質素抗氧化能力直接受孔喉結構調控,自由基清除效率與孔喉尺寸呈正相關(圖2)。


2 負載于香煙濾嘴的納米木質素清除香煙煙氣自由基和有害氣體


  通過體內被動吸煙模型對納米木質素體內自由基清除效果進行評估(圖3)。相較未負載納米木質素的香煙煙霧造成小鼠肺組織嚴重損傷,暴露在負載納米木質素香煙煙霧下的肺組織顯微結構接近正常,病理性改變顯著減少。因此,納米木質素能夠通過清除ROS并調節(jié)肺組織中炎癥相關細胞因子水平,有效緩解氧化應激,從而保護小鼠免受煙霧誘導的急性肺損傷。


3 負載于香煙濾嘴的納米木質素清除體內自由基


  以上的研究成果以“Porous Lignin Nanospheres as Microscopic Air Purifiers for Antioxidant-Configurable Cigarette Filters”為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》期刊。北京林業(yè)大學博士研究生王海榮為第一作者,郝翔副教授和彭鋒教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金(2220822),中央高;究蒲袠I(yè)務費專項資金資助(QNTD202302)和國家杰出青年科學基金(32225034)等項目的支持。


  論文鏈接地址:https://doi.org/10.1002/adfm.202420731

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(責任編輯:xu)
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