第一作者：Tuan Duy Doan
通讯作者：Phuong Nguyen-Tri
通讯单位：魁北克大学
研究速览：
近期，魁北克大学Phuong Nguyen-Tri教授团队在Coordination Chemistry Reviews上发表了用于光催化抗菌应用的金属有机框架（MOF）基材料的文章。几十年来，已经合成了数千种金属有机框架（MOF），并应用于气体储存、气体分离、催化剂、药物递送等众多应用，具有较大的比表面积、高度生物相容性和高活性的光催化性，MOF 具有巨大的抗菌应用潜力。但是，关于 MOF 的这种应用的报告有限。MOF 的抗菌机制有两种可能性：成分释放和光催化剂。在这里，作者回顾了最近关于在抗菌剂中用作光催化剂的 MOF 的报道。作者重点解释了催化剂的机理，并指出了在抗菌应用中使用 MOF 作为光催化剂的优势。还强调了该领域仍然存在的挑战，并提出了继续开发材料的策略。本综述有望为抗菌领域 MOF 的发展做出重大贡献。
要点分析
要点一，研究内容：在这里作者研究综述了光催化抗菌机理的基本原理，MOFs在其中扮演着光催化剂和助催化剂的角色。下一部分讨论了最新开发的光活性 MOF和基于MOF 的抗菌材料。最后，展望了潜在的新型光活性MOF基材料的抗菌应用前景，以及现有材料的实用结构工程，以提高其抗菌效率。
图文导读
图1.光催化杀菌机理：（a）MOF作为半导体，（b）MOF与半导体结合。
图2. （a）ZIF-8的带隙能以及氧还原电位和水氧化电位；（b）ZIF-8与其成分Zn2+和2-甲基咪唑（H-MeIM）相比，对大肠杆菌的抗菌性能；（c）基于ZIF-8的MOF过滤器的图解摘要。
图3. Al-MOF，CAU-1-OH可用作光催化抗菌和防潮材料。（a）CAU-1-OH的扫描电子显微镜（SEM）图像及其光催化抗菌机制图；（b）CAU-1-OH对大肠杆菌的抗菌性能；（c）功能化CAU-1-OH的带隙能。
图4. 应用于光抗菌的BIT-66 MOF。（a）BIT-66 的吸水能力和解吸行为。（b）BIT-66 对大肠杆菌的抗菌效率。（c）BIT-66的带隙结构。
图5. （a）Ni-MOF [Ni(NPTA)(4,4′-bipy)(H2O)]n结构及其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌能力。 (b) 二维Ni-MOFs（红色）与三维Ni-MOFs（绿色）的电化学阻抗光谱(EIS)曲线对比。（c）二维和三维Ni-MOF在不同电流密度下的比电容。
图 6. （a） PCN-224（Zr/Ti）与PCN-224（Zr）相比产生ROS的示意图；（b）基于 PCN-224（Zr/Ti）的伤口愈合和光催化细菌消毒敷料。
图 7. （a）和（b）PCN-224/KCF和PCN-224/KCF-GQDs分别对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、苏达氏杆菌和绿脓杆菌的抗菌能力。（c）PCN-224/GQDs复合物的FRET机制。
图 8.（a）ZnO@ZIF-8的SEM和透射电子显微镜（TEM）图像：ZnO内核包覆ZIF-8外壳；（b）紫外光下ZnO和ZnO/ZIF-8对Cr（VI）和MB的光降解；（c） ZnO@ZIF-8 光催化性能增强的示意图。
结论
近年来，MOFs的发展突飞猛进，但是，MOFs在抗菌治疗中的应用仍然有限。本综述总结了几个将MOFs应用于不同抗菌机制的实例。MOFs 具有高比表面积，在光照射下可发射光电子，产生ROSs（细菌清除剂），因此可直接用作光抗菌剂。研究表明，铝基MOFs在阳光照射下具有很强的杀菌效果，并且在将室内湿度保持在40-60% 的理想范围内具有很高的稳定性。然而，MOF因其相当高的带隙能而被认为是较差的光收集材料。可将MOFs与半导体相结合，以提高光收集能力。这种复合材料可以实现协同效应，即半导体吸收光子能量并发射电子和空穴。同时，MOFs可吸附反应物，如氧气和细菌。提高光吸收能力并加强与细菌的密切接触，可显著改善复合系统的光催化性能。然而，应更多地关注 MOFs 与半导体之间界面的改性，以增强复合材料的协同效应。通过这篇综述，作者鼓励该领域的研究人员和科学家投入更多精力探索MOF作为光活性抗菌剂的潜力。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216298
参考文献：Tuan Duy Doan, Nhu-Nang Vu, Thi Linh Giang Hoang, Phuong Nguyen-Tri,Metal-organic framework (MOF)-based materials for photocatalytic antibacterial applications,Coordination Chemistry Reviews.
DOI: 10.1016/j.ccr.2024.216298
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