2026年1月,我校国家卫生健康委员会热带病防治重点实验室王晓兵、夏乾峰团队的原创性研究论文“Directional Elements Migration in Bulkphase Promoting Surface Sulfur Fixation for Highly Stable Water Splitting”及“A Random−Aligned Carbon Nanofiber Interface Enhancing the Intrinsic Electric Field for High-Performance Lithium Metal Batteries”分别在国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials》和《ACS Nano》上接收发表。该系列论文立足医工结合,解析电场稳定纳米酶催化剂的机制研究及其在交叉领域的应用探索。
纳米酶的稳定反应是其生物活性与安全性的重要保障,但它在复杂场下的重构规律并不清晰。该系列工作分别基于铁基和碳基材料结构设计,研究液相电场下的材料内部离子迁移行为,解析其对关键氧中间体反应路径的影响规律。依据上述结果,进一步开发了适应电场的自主调节型纳米酶催化剂,并依托水裂解反应中的高浓度氧中间体微环境,验证了其显著增强的稳定性与生物安全性。

机制研究发现,化学势梯度与内生电场梯度驱动催化剂内部的元素定向迁移,其中客体元素向表面的迁移引发相变,诱导亚稳活性位点(金属-硫)的近表面固定(图a,b),从而保证氧中间体反应效率的稳定(图c)《Advanced Functional Materials》。另外,有序结构与无序结构的组合将翻转内生电场极性(图d),有助于活性离子向材料内部扩散,进而增加催化剂的利用率《ACS Nano》。
该工作利用电场激活元素迁移提升亚稳催化剂寿命,为后续开展的电场重塑纳米酶设计,实现生物体内活性的开关性表达提供了理论基础,在炎症、肿瘤等疾病治疗中具有巨大的应用潜力。团队未来将持续深耕医工交叉领域,探索开关型高安全纳米酶的普适性设计范式。
海南医科大学为上述成果的第一完成单位(《Advanced Functional Materials》)与合作单位(《ACS Nano》),生命科学与医学技术学院王晓兵副教授与夏乾峰教授为论文通讯作者(《Advanced Functional Materials》),王晓兵副教授以共同第一作者身份完成论文发表(《ACS Nano》),河南大学张燕燕与孔德鸿同学分别为两篇文章的第一作者。
通讯员:王晓兵
一审:王俊杰
二审:金红林
三审:李春报