电离辐射（IR）广泛应用于工业和放射治疗，但核或放射性事故严重危害了相关人员的健康，并且在放射治疗中也不可避免地带来一些伤害。在这项工作中，开发了超薄二维（2D）碳化铌（Nb2C）MXene作为辐射防护剂，并将其应用于清除电离辐射诱导的氧自由基。该2D Nb2C MXene材料显示出有效的抗氧化性能，可有效消除过氧化氢（H2O2），羟基自由基（•OH）和超氧自由基（O2•^-）。用生物相容性的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）预处理，获得的功能化Nb2C纳米片（Nb2C-PVP NSs）大大减少了IR诱导的活性氧（ROS）的产生，使得体外细胞活性增强。单次静脉注射Nb2C-PVP显着提高了小鼠的存活率，用致死剂量γ射线全身照射小鼠其存活率为81.25％。而且Nb2C-PVP恢复了受辐照小鼠的造血系统功能。值得一提的是，14天治疗后Nb2C-PVP几乎从小鼠体内完全消除了，且30天处理后未观察到明显的毒性。该研究开创了二维MXene材料的固有防辐射性质在体内的应用。

Figure 1. 二维超薄Nb2C NSs (MXene)纳米片的构筑与表征。包括合成样品的过程示意图，SEM图，明场/暗场TEM，高分辨HAADF-STEM， EDS谱，以及用AFM表征分析了Nb2C NSs的厚度。


Figure 2.Nb2C NSs用于自由基清除反应，呈现了相关纳米结构的正交、正视及侧视图，暴露于•OH自由基的最优结构，相关的能级图和经辐射后Nb2C NSs的XPS表征，以及Nb在辐射前后的各种化合价态的百分比统计。


Figure 3. 用Nb2C-PVP清除自由基。通过抗氧化能力测试，CV曲线测试，超氧自由基O2•^-的清除活性表征，以及ESR谱来进行评估。


Figure 4. Nb2C-PVP在体外的防辐射性质分析。3T3/A31细胞在不同浓度不同时间的可行性评估，3T3/A31细胞在暴露于IR的可行性评估，荧光图像，TUNEL评估，DCFH-DA图显示了ROS的百分比。

       该研究工作由复旦大学陈红红联合中国科学院上海硅酸盐研究所陈雨课题组（第一作者是任湘祎）于2019年发表在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）