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我校纳米催化材料与应用团队在纳米酶抗菌领域取得新进展

作者:何伟伟 朱聪旭  发布时间:2023-09-25  访问次数:[]

近日,我校jxf吉祥官网总站纳米催化材料与应用团队在纳米酶抗菌领域再次取得新进展提出了“近战攻击”杀菌策略,相关研究果以“Highly Adhesive and Catalytic VOxC Nanosheets with Strong Antibacterial Activity”为题发表在纳米科学TOP期刊《今日纳米》(Nano Today, 2023, 52, 101989),影响因子为17.4

感染性疾病已成为全球公共卫生的最大威胁2019年世界卫生组织公布全球十大健康威胁中6个都与相关。众所周知,抗生素治疗感染性疾病的主流药物,但抗生素的长期使用,尤其是不当使用,将导致抗菌药物耐药(AMR),这也是人类面临的十大全球公共卫生威胁之一。为减少抗生素的使用,迫切需要寻找新的抗菌材料。研究表明,纳米材料具有独特的性质和多种抗菌机制,如金属离子释放、活性氧物种(ROS)的产生、光热/光动力效应等。特别是,具有过氧化物酶样活性的纳米材料(又称纳米酶)可诱发大量ROS,显示出高效抗菌活性和更低的副作用为解决耐药细菌的危害提供了新策略,并有望实现多维度、多学科联合防治感染性疾病

然而,许多纳米材料虽能在非细胞条件下产生高浓度ROS,但抗菌活性仍不理想。主要原因可能在于,时刻动态的纳米材料与细菌相互作用较弱,使得寿命很短OH无法有效地攻击细菌。针对该问题,纳米催化材料与应用团队何伟伟教授与中科院高能物理研究所王黎明研究员、江西师范大学高雪皎副教授合作,利用MXene自身氧化引起的结构和价态变化,巧妙设计并合成了具有超薄和柔性结构的VOxC纳米片。他们通过实验和DFT计算,揭示了MXene氧化演化形成VOxC纳米片的动力学过程和机制,特别是VOxC 纳米片与细菌细胞壁磷酸根基团之间的强结合力。具有丰富混合价态的VOxC 与过氧化氢作用可加速羟基自由基的产生,从而显示出优越的类过氧化物酶样活性。基于此,他们提出了“近战攻击”抗菌策略,使得VOxC NSs在较低浓度下显示出超强的抗菌活性,为广谱高效抗菌活性材料的开发及感染性疾病治疗提供了重要参考。

 

 

 

    该研究得到了国家自然科学基金、河南省高层次人才特殊支持计划和河南省高校科技创新团队等项目的支持。耿宏启(我校2016级本科生、2020级联培研究生)、李秀敏(中科院高能物理研究所)、高雪皎博士(江西师范大学副教授)为该论文第一作者,何伟伟教授和中国科学院高能物理研究所王黎明研究员为该论文的共同通讯作者。耿宏启同学从大二开始进入实验室,积极参加“材料之星”培育计划,是我校实施“OPCE”育人体系的典型案例之一,为探索应用型大学的科教融合提供了很好的案例。(图片来源:jxf吉祥官网总站)

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nantod.2023.101989

 

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