浙江
微/纳米马达（MNM）可以从周围环境中获取能量，并将其他形式的能量转化为动能，在化学、物理、材料科学、生物学和医学工程等多学科领域引起了广泛的关注。，当前，人工微/纳米马达的小型化更是为其带来了巨大的应用前景，但与此同时，这限制了其功能化能力。近期，哈尔滨工业大学马星教授和厦门大学鄢晓晖副教授等人报告了一种自赋能的金属有机框架（MOF）微马达，可通过自身固有特性实现自推进和抗菌治疗。MOF微马达在水中的自发降解将释放自身的离子组成成分，这些离子可进一步作为燃料，通过离子扩散电泳以高能量转换效率实现自身推动。同时，从MOF微马达释放的金属阳离子也可以作为抗菌试剂，以运动强化的功效杀死大肠杆菌（E.coli），从而显著加速体内细菌感染伤口闭合。该工作利用微马达自身的材料性质实现自推进和按需完成任务，为构建多功能机器人提供了指导，这将有望促进微/纳米尺度机器人系统的进一步发展。相关工作以“Intrinsic Properties Enabled Metal Organic Framework Micromotors for Highly Efficient Self-Propulsion and Enhanced Antibacterial Therapy”为题发表在ACS Nano。
【文章要点】
一、MOF 微马达
如图1所示，研究基于五种MOF微颗粒（ZIF-90, ZIF-67, ZIF-8, MOF-5, UiO-66）制备了一系列自赋能MOF微马达。这些微马达可与水反应持续产生OH -和相应的金属离子（Zn 2+，Co 2+）并形成离子梯度，从而诱导电解质自扩散电泳行为而产生自主移动。因此，在MOF微马达的自推进过程中，也无需向系统添加化学燃料或外场刺激。此外，MOF颗粒的顶部（暴露）表面利用热蒸发进行了涂层（Au、Ag、Pt、Ni或SiO 2）覆盖，从而制备了双面神（Janus）结构。由于MOF对水的敏感性，Janus MOF微马达的未涂覆侧将逐渐释放离子。由于金属离子的不对称释放，进一步形成了由离子梯度诱导的局部扩散电场，最终推动MOF微马达进行运动。
图1Janus MOF的制备与表征
二、抗菌治疗
此外，由于MOF在纳米尺度上的高度有序结构，其具有极高的能量存储能力，因此MOF微马达具有优异的可重用性和较长的寿命。同时，从MOF微马达释放的金属离子不仅可以形成局部扩散电场来驱动微马达，还能发挥抗菌作用。与传统的被动抗菌剂相比，MOF微电机的运动能够大大强化细菌周围金属离子的局部浓度，从而提高抗菌效果，因此改善伤口的消毒效果（图2）。
图2抗菌伤口治疗示意图
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文献链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05295
来源：高分子科学前沿
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