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作者信息：李雪倩，谢绍雷，谢会东，沈梦奇，马振辉，刘虎 李雪倩，刘虎：中国科学院盐湖研究所盐湖资源绿色高值利用重点实验室，西 安建筑科技大学化学化工学院。 谢绍雷：中国科学院青海盐湖研究所盐湖资源绿色高值利用重点实验室。Li, X. Q., Xie, S. L., Xie, H. D., Shen, M. Q., Ma, Z. H., Liu, H. (2024). Exploring biomedical applications with silver and copper nanotechnology. cMat, 1(2), e20. https://doi.org/10.1002/cmt2.20
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cmt2.20
抗生素的过度使用和误用加速了细菌耐药性的出现，使常见感染的治疗越来越困难和具有挑战性。这导致了感染率的上升，患者预后的恶化，以及死亡风险的增加。作为回应，研究人员一直在探索新的抗菌策略，形状和尺寸可控的金属纳米材料因其独特的抗菌性能而受到广泛关注。其中，银（Ag）和铜（Cu）纳米材料（NMs）因其作为药物的有效抗菌机制而在生物医学材料中的广泛应用。Ag和Cu NMs是金属生物材料的典范，展示了广谱抗菌能力、持久的抗菌效果、低毒性和降低产生耐药性的可能性。此外，它们能促进血管生成，这使它们特别适合于生物材料的应用。本综述强调了银和铜纳米材料在生物医学领域的重要性，详细介绍了它们的应用及其作为医学材料所发挥的良好作用。1. 强调了银和铜纳米材料因其广谱的抗菌能力、持久的抗菌效果、低毒性和较低的耐药性发展可能性而受到重视。这些特性使得它们在药物输送、生物成像和作为生物传感器的组件等多样化的生物医学领域中展现出广泛的应用潜力。
2. 归纳了金属纳米材料还具有促进血管新生的能力，特别适合用于伤口愈合和组织再生等生物医学材料的应用，增强了它们在医疗健康领域的实用价值。
3. 展望了未来在临床和工业生产中进一步开发和利用这些纳米材料的潜力。同时指出了在安全性和临床应用有效性方面还需进一步研究和探索的挑战。
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图1. 不同形貌的银铜纳米材料的抗菌性能
在过去的几十年里，纳米技术的快速发展推动了纳米材料科学领域的重大进展。特别是金属纳米材料（MNM），由于其独特的物理和化学性质，已成为研究的焦点。这些特性包括增加的表面积与体积比、增强的渗透能力、改善的溶解度和生物利用度。这些属性共同强调了它们在抗菌应用中的巨大潜力。如银（Ag）、铜（Cu）、钯（Pd）、金（Au）、锌（Zn）、钛（Ti）和铂族金属，在纳米尺度下表现出可调的电学、光学和化学特性，拓宽了它们的应用范围。除了抗菌用途外，这些纳米材料（NM）还在催化，环境科学，磁记录，传感，生物和生物活性方面取得了进展。它们有前途的应用扩展到医疗诊断，展示了广泛的潜力。 在各种各样的MNM中，Ag和Cu NM因其作为生物材料、荧光探针和光电子学的用途而特别引人注目。由于抗生素的广泛使用，近年来，人们对Ag和Cu基生物抗菌材料的兴趣激增。此外，这些NM已被证明是跨各种领域的有效抗微生物剂，包括伤口愈合、食品保存、棉纺织品涂层和水处理过程。Ag和Cu NM作为示例性MNM，在纳米级上展示出独特和有益的性质。特别值得注意的是，Ag和Cu NM的使用在包括抗微生物活性的生物医学领域中是常见的。作为生物传感器的组成部分，特别是在生物传感器的背景下。值得注意的是，Ag和Cu纳米材料由于其高抗微生物功效而在公共卫生和医疗器械研究中获得了极大的关注。新兴的生物传感器领域得益于其在检测各种生物标志物方面的高灵敏度和选择性。此外，Ag和Cu纳米材料的独特属性使其成为将药物精确递送至人体内特定细胞或组织的理想选择。本文综述了Ag和Cu纳米材料在生物医学领域的应用及其研究进展。我们深入研究了Ag和Cu纳米材料的抗菌机制，概述了它们的表征方法，以及控制它们的形态和尺寸的技术。此外，我们提出了合理的设计策略，这些纳米材料，突出的挑战和未来的前景，预计在推进其生物医学应用。![]()
刘虎，研究员、博士生导师/中国科学院青海盐湖研究所，主要研究方向聚焦于氢能领域的应用基础研究，长期致力于多尺度能源转化功能材料的设计与制备，用于制、储、运与用氢能的研究等方面，取得了一系列科研成果，发表SCI学术论文60余篇，以第一/通讯作者发表高水平SCI论文23篇，其中包括J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater. 、Chem. Eng. J.、 J. Mater. Chem. A 等高水平论文，其中8篇入选ESI高被引论文、2篇入选ESI热点论文，H指数为23（谷歌）；授权专利10项；主持与参与省部、中科院/国家级氢能项目多项。现担任Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A., Chem. Eng. J.等期刊审稿人；《稀有金属》与Rare Metals青年编委；中国稀土学会第七届固体科学与新材料专业委员会委员，陕西省环境应急专家，自然基金委/工信部项目函评专家。
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