電離輻射（IR）廣泛應用于工業和放射治療，但核或放射性事故嚴重危害了相關人員的健康，并且在放射治療中也不可避免地帶來一些傷害。在這項工作中，開發了超薄二維（2D）碳化鈮（Nb2C）MXene作為輻射防護劑，并將其應用于清除電離輻射誘導的氧自由基。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）預處理，獲得的功能化Nb2C納米片（Nb2C-PVP NSs）大大減少了IR誘導的活性氧（ROS）的產生，使得體外細胞活性增強。單次靜脈注射Nb2C-PVP顯著提高了小鼠的存活率，用致死劑量γ射線全身照射小鼠其存活率為81.25％。而且Nb2C-PVP恢復了受輻照小鼠的造血系統功能。值得一提的是，14天治療后Nb2C-PVP幾乎從小鼠體內完全消除了，且30天處理后未觀察到明顯的毒性。該研究開創了二維MXene材料的固有防輻射性質在體內的應用。
Figure 1. 二維超薄Nb2C NSs (MXene)納米片的構筑與表征。包括合成樣品的過程示意圖，SEM圖，明場/暗場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，呈現了相關納米結構的正交、正視及側視圖，暴露于•OH自由基的最優結構，相關的能級圖和經輻射后Nb2C NSs的XPS表征，以及Nb在輻射前后的各種化合價態的百分比統計。
Figure 3. 用Nb2C-PVP清除自由基。通過抗氧化能力測試，CV曲線測試，超氧自由基O2•
-的清除活性表征，以及ESR譜來進行評估。
Figure 4. Nb2C-PVP在體外的防輻射性質分析。3T3/A31細胞在不同濃度不同時間的可行性評估，3T3/A31細胞在暴露于IR的可行性評估，熒光圖像，TUNEL評估，DCFH-DA圖顯示了ROS的百分比。
該研究工作由復旦大學陳紅紅聯合中國科學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）
