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Angew. Chem.:富含缺陷的可粘附纳米酶作为有效的“抗菌剂”用于细菌抑制

细菌感染仍然是一个日益严重的全球健康问题,每年困扰着数百万人。目前的治疗模式严重依赖于抗生素,因此导致多重耐药性迅速增加,治疗效果急剧下降。近年来,纳米酶具有固有的生物催化活性、良好的生物安全性和广谱的抗菌活性,有望成为新一代的“抗生素”。然而,由于其缺乏细菌捕获能力和具有相对较低的催化活性,它们的抗菌效果远远不能令人满意。


“多毛”细菌表面覆盖着一系列鞭毛和菌毛,细菌容易通过其与粗糙表面的拓扑相互作用,附着在动物细胞、人体组织或生物材料表面。这启发科学家设计具有粗糙表面的活性纳米酶,用来克服纳米酶缺乏细菌捕获能力和损伤范围有限的缺点。同时,近年来,缺陷工程被应用于调节多相催化剂的电子和表面性能来获得最佳的性能。


在此,受“粗糙增强粘附”和“缺陷改善催化活性”的启发,中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员(点击查看介绍)及其团队使用MoS2作为模型纳米酶,首次报道了一种可以一步法构建富含缺陷活性位点的粗糙纳米酶的策略。该新型的纳米酶可以同时提高其催化活性和与细菌的结合能力。通过纳米尺度的尖刺与毛状细菌胞外细胞器之间的局部拓扑相互作用,其粗糙表面赋予纳米酶强的粘附作用,可以有效地将细菌困在损伤范围内。实验和理论研究表明,与原始结构相比,富含缺陷的粗糙纳米酶具有更低的H2O2吸附能、OH*的解吸能和更大的放热反应能,赋予其更高效的过氧化物类酶活性。因此,该新型纳米酶拥有更高的细菌捕获能力和催化活性,同时对耐药性革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌在体外和体内均表现出良好的抗菌效果。该策略为设计具有高效抗菌功能的纳米酶提供了一种通用方法,为开发抗生素的替代物开辟了新的途径。


相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Defect-rich adhesive nanozymes as efficient “antibiotics” for enhanced bacterial inhibition

Fangfang Cao, Nan Gao, Lu Zhang, Huan Wang, Yawen You, Ying Wang,* Jinsong Ren,* Xiaogang Qu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201908289


导师介绍

曲晓刚

https://www.x-mol.com/university/faculty/15810


(本稿件来自Wiley


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