白鋒教授課題組在Nano Letters及ACS Nano上發表系列學術論文

我校白鋒教授課題組一直致力於卟啉可控自組裝及其相關應用的研究，近期取得了一系列新進展，相關成果在國際頂級期刊Nano Letters及ACS Nano上連續發表。

採用本課題組開發的酸鹼中和/膠束限域可控自組裝方法實現了四苯羥基卟啉（THPP）的可控自組裝。通過選擇和設計分子間的相互作用，調節和控制卟啉分子之間的弱相互作用，實現了THPP可控自組裝，製備了一系列不同尺寸的一維納米組裝體。利用組裝體長程有序的π-π堆積，有效的增強組裝體的可見光吸收截面積，增強分子間激發態能量和電子轉移的效率，降低電子-空穴的複合，提高激發態電子-空穴壽命，獲得高效可見光光解水催化效果。該成果 「Self-Assembled One-Dimensional Porphyrin Nanostructures with Enhanced Photocatalytic Hydrogen Generation」發表在國際頂級期刊Nano Letters上（Nano Letters 2018，18，560-566），河南大學為第一單位，碩士生張娜與青年教師王亮為共同第一作者，白鋒教授與美國Sandia國家實驗室Hongyou Fan教授為共同通訊作者。

THPP可控自組裝及可見光光解水產氫

採用酸鹼中和膠束限域的方法，通過簡單的調節pH影響卟啉的組裝速度與TEOs的水解縮合速度，一步法反應成功製備了形貌基本相同，但內部分子組裝方式不同的核殼型及共混型卟啉@SiO2複合納米材料。解決了卟啉水分散性、表面修飾（生物相容性）兩大難題。通過進一步的BSA和葉酸的嫁接修飾，實現了對HeLa癌細胞靶向識別，同時實現了螢光標記及光動力治療雙重功能。光照下單線態氧的產率與分子堆積方式密切相關，核殼結構卟啉@SiO2複合納米材料由於存在長程有序的分子堆積，比共混型卟啉@SiO2複合納米材料的單線態氧產率高出一倍以上，體現出很好的結構增強性能。並且組裝體殺死癌細胞效果遠高於卟啉單分子，完美的體現了組裝的協同效果。該成果 「pH-Dependent Assembly of Porphyrin-Silica Nanocomposites and Their Application in Targeted Photodynamic Therapy」發表在國際頂級期刊Nano Letters上（Nano Letters 2017，17，6916-6921），河南大學為第一單位，博士生王傑菲為第一作者，白鋒教授、同濟大學張兵波教授與美國Sandia國家實驗室Hongyou Fan教授為共同通訊作者。

反應過程示意圖及光動力治療效果圖

利用NO與四吡啶基鋅卟啉（ZnTPyP）分子中心鋅的配位作用，實現了NO的可控吸附，所得材料與傳統的NO釋放材料相比具有更高的吸附能力，同時具有更好的暗穩定性，避光室溫保存6個月，無明顯變化，克服了傳統材料不易保存的缺點。同時實現了可見光（630 nm）控制的NO釋放，釋放出的NO與ZnTPyP光照產生的單線態氧反應生成具有高效抗菌活性的超氧自由基，實現了高效殺菌效果。該成果 「Synthesis of Self-Assembled Porphyrin Nanoparticle Photosensitizers」發表在國際頂級期刊Acs Nano上（ACS nano DOI:10.1021/acsnano.8b01010），河南大學為第一單位，碩士生王東為第一作者，白鋒教授、國家納米中心王浩波教授與美國Sandia國家實驗室Hongyou Fan教授為共同通訊作者。

NO可控吸附及可見光可控殺菌示意圖

白鋒教授課題組一直致力於卟啉組裝體及其相關應用的研究，除以上進展外，近年來還取得了一系列成績，發展了酸鹼中和/膠束限域和微乳輔助/介相轉移的方法實現了一系列不同卟啉的可控自組裝。卟啉組裝體很好的繼承了卟啉單分子的光學特性，同時由於分子堆積方式不同又賦予組裝體不同於單分子的特性。通過控制分子堆積方式控制組裝體吸收可見光後產生的不同活性成分，獲得不同用途的卟啉組裝材料，實現了結構構築與功能組裝相統一。在光催化還原、光降解、光解水、生物應用等方面取得了一系列新成果，研究成果發表在國際頂級期刊（Nano Letters 2011, 11, 5196; Nano Letters 2011, 11, 3759; ACS Nano 2014, 8, 827; Nano Letters 2014, 14, 717; Advanced Materials 2016, 28, 1989; Nano Letters 2016, 16, 6523;）。

以上工作受到國家基金委自然科學基金、優秀青年基金、河南省教育廳和科技廳創新人才、河南大學傑出青年培育計劃等項目的資助。