广东
导读
细菌感染疾病是当今人类面临的国际交叉前沿关键科学问题，临床上的抗生素疗法不仅会破坏人体的免疫系统，还会造成细菌耐药性的日益加剧。为此，2022年国家卫生健康委、工业和信息化部、生态环境部、国家药监局等十三个部门联合发布了《遏制微生物耐药国家行动计划（2022—2025年）》，旨在更好地保护人民的健康。基于此，采用不产生细菌耐药性的技术、研发安全高效快速杀死细菌的材料，是本领域亟待解决的问题。
山西大学化学化工学院冯丽恒教授团队在前期抗菌材料研发的基础上，2022年引进的青年教师李建房博士，针对细菌感染问题面临的严峻问题，发展了一系列智能响应纳米抗菌材料，相关研究成果以第一作者在 Advanced Materials (2023, 35, 2210296; IF="29.4)、 Applied Catalysis B: Environmental (2023, 339, 123163; IF="22.1)和 ACS Nano (2024, 18, 4539-4550; IF="17.1)上进行了报道。
1、研究人员设计了一种可见光响应的阳离子型共价有机框架 (COF)，通过锌卟啉单元和胍单元之间的电子转移引发的诱导极化效应导致内部产生对称局域内建电场。在光照射下，内建电场能够驱动电子从锌卟啉单元快速向胍基单元转移，抑制光生载流子的复合，提高了活性氧的产率。该材料选择性靶向革兰氏阳性菌的脂壁酸，用于细菌的选择性鉴别和成像。这项工作为通过工程电荷行为设计新型光响应性COFs提供了见解。文章链接： https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c11628 。
2、研究人员设计了660 nm和808 nm光响应的MOF/Ti3C2材料，利用界面工程策略在Ti3C2纳米片上原位生长二维金属有机骨架(MOF)，构建了Ti3C2 MXene锚定的二维金属有机骨架(MOF)纳米片，有力增强其光催化性能。这项工作将为通过原位界面工程策略设计光响应材料提供见解。文章链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337323008068 。
3、针对光疗法穿透深度有限的问题，研究人员设计了一种超声触发BiFeO3/MXene (Ti3C2) 铁电极化界面工程用于快速有效治疗骨髓炎的策略。在超声作用下，铁电极化诱导压电场的形成。超声空化效应诱导的声致发光刺激BiFeO3/Ti3C2产生光生载流子。在极化电场和肖特基结的协同作用下，BiFeO3/Ti3C2加速了电子与空穴的分离，同时抑制了电子的回流，提高了极化电荷和光生电荷的利用率，增强超声下活性氧的产率。本工作提出了铁电超声界面工程理论，为开发用于深部组织感染诊断和治疗的铁电超声响应材料和其他声电器件提供了新的思路。文章链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202210296 。
这些研究工作弥补了传统抗生素疗法的不足，拓展了非抗生素治疗细菌感染的新体系，为解决浅表层及深层细菌感染问题提供了新研究方法和思路。研究工作得到国家自然科学基金委、山西省**、省科学基金等的经费支持，感谢国内合作单位及校内相关单位和人员的支持。
来源：山西大学
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