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为什么近期单壁碳纳米角（CNH）的研究进展值得关注？

先丰纳米

2024-11-19

单壁碳纳米角（carbon nanohorns）是一种类似于单壁碳纳米管的新型纳米材料，由一个五边形环限定圆锥顶点，六边形石墨结构扩展成大的圆锥结构，形状呈"牛角状”。由于其独特的结构，碳纳米角拥有比表面积大、热稳定性强、多孔性、不含金属等特点，广泛应用于吸附和存储材料、催化剂载体、药物载体、超级电容器和锂电池等领域。

本期小丰整理了3篇碳纳米角的最新研究进展，一起看下吧~

Small Science

用于光热癌症化学免疫治疗的仿生功能纳米复合物

碳纳米角（CNH）由于优异的生物相容性和有效的光热转换行为成为光热治疗（PTT）有力的候选者。然而延长碳纳米角的全身循环以最大限度地提高目标部位的递送效率仍然是未来临床纳米医学应用的重大障碍。

2024年8月19日，Small Science报道了研究人员开发了Colon26癌症细胞膜包裹的CNH纳米颗粒（CNH-CM），它不仅可以介导靶向PTT，还可以充当免疫治疗剂。在此基础上，进一步将化疗药物PTX封装在CNH-CM复合物中，创建了一个集PTT、免疫治疗和化疗于一体的多模式癌症光治疗平台，用来对抗恶性结直肠癌。

测试结果表明，CNH在近红外光下表现出出色的光热转换特性，能够有效消融癌细胞并唤醒细胞毒性免疫反应。肿瘤细胞膜包被的CNH显示出改善的水分散性、免疫逃避和靶向能力，提高了CNH的免疫活性和抗癌药物紫杉醇（PTX）的递送效率。

结合三者的优势，负载PTX的CNH-CM复合物在肿瘤部位实现了高积累和长时间保留。在激光照射下表现出增强的PTX化疗效果和强烈的光热效应。值得注意的是，免疫分析表明，CNH-CM载体本身可以激活肿瘤中的各种免疫反应。

该多模式平台可以克服独立PTT的局限性，为实体瘤和转移性疾病提供更有效、更精准的治疗。

文献名称：Biomimetic Functional Nanocomplexes for Photothermal Cancer Chemoimmunotheranostics

DOI:10.1002/smsc.202400324

Food Chemistry

MXene/CNHs/PPy基电化学传感器用于有效检测甲基对硫磷

甲基对硫磷 (MP) 是一种内吸性杀虫剂，以其高毒性而闻名，可抑制神经系统中乙酰胆碱酯酶 (AChE) 的活性，对人类健康构成严重威胁。因此，迫切需要发展一种快速、准确的检测食品和环境中MP残留的策略。

2024年7月15日，Food Chemistry报道研究人员以二维MXene、碳纳米角（CNH）和聚吡咯（PPy）为底材，成功构建了一种新型乙酰胆碱酯酶（AChE）电化学传感器，用于检测甲基对硫磷（MP）残留。

在该项工作工作中，研究人员通过静电自组装形成的多维MXene/CNHs复合材料提供了高比表面积和出色的导电性。该复合材料的活性表面积为0.1062cm²，为AChE固定提供了许多电活性位点。

直径为3μm的二维层状MXene与高导电性CNH的独特组合不仅增加了AChE的附着位点，而且增强了电子转移，从而促进传感器界面处的信号放大。此外，聚吡咯（PPy）改善了电极表面的AChE附着力，进一步增强了传感器的稳定性。

三种材料的协同作用显着提高了传感器的检测灵敏度和响应速度，有利于实现MP的准确、灵敏和稳定检测，使其能够高效监测和检测食品和环境样品中MP残留。测试结果表明，传感器对MP表现出较宽的线性范围（0.002–346 ng mL^-1）和低检测限（0.00021 ng mL^-1）。

本研究提供了一种检测MP的创新策略，还可以扩展到其他领域不同目标的检测。

文献名称：Electrochemical sensor for effective detection of methyl parathion applying multidimensional MXene/CNHs/PPy nanocomposite to synergistically immobilize acetylcholinesterase

DOI:10.1016/j.foodchem.2024.140432

Carbon

核壳F–CIP@O/N-SWCNHs复合材料用于高性能微波吸收和防腐

开发具有良好环境适应性的电磁波吸收材料（EWAMs）已成为电磁防护领域的研究热点。

2024年9月13日，Carbon报道研究人员以片状羰基铁粉（F–CIP）和O、N共掺杂单壁碳纳米角（O/N-SWCNHs）分别作为核和壳，通过简单的静电吸附和自组装成功合成了具有核壳结构的高性能F–CIP@O/N-SWCNHs复合EWAMs。

研究人员发现，通过控制O/N-SWCNHs的添加量，实现了微波吸收的有效调节，在不同厚度下实现了3.3~18GHz超宽频率范围的微波吸收。可调谐O/N-SWCNHs壳有效增强了介电性能并改善了阻抗匹配，而氧和氮掺杂则增强了偶极子极化。F-CIP磁芯则表现出很强的比饱和磁化强度（160.47emu/g）和优异的磁损耗能力。

测试结果表明，F–CIP@O/N-SWCNHs表现出优异的吸波性能。当样品厚度为1.53mm时，反射损耗最小达到-74.8dB。通过改变磁性颗粒的形状、构建异质界面以及O/N掺杂，有效调控极化弛豫和阻抗匹配。

此外，由于表面吸附了O/N-SWCNHs，该复合材料表现出更低的密度和更强的环境适应性，满可足吸波体的轻量化要求，为适应极端工作环境奠定了基础，是多功能、高效EWAM实际应用的理想候选材料。

该项研究为制备高效、环境适应性强的EWAMs材料的实际应用提供了一种可行的方法。

文献名称：Facile constructing core-shell F–CIP@O/N-SWCNHs composites for high-performance microwave absorption and anti-corrosion

DOI:10.1016/j.carbon.2024.119632