ACS Nano:氮空位调节氮化钨过氧化物酶活性以治疗细菌感染

2024-08-26 06:34   美国  

细菌感染每年夺走数百万人的生命,微生物对抗生素耐药性的不断升级加剧了这一全球性危机。纳米酶有望成为抗生素的替代品,为抗菌治疗提供了一个重要的前沿领域。随着纳米酶的不断发展,元素氮调制纳米酶的应用已跨越多个领域,包括传感和检测、感染治疗、癌症治疗和污染物降解。在纳米酶中引入氮元素不仅拓宽了纳米酶的应用范围,而且对生物医学研究中催化剂的设计具有重要意义。W之间的协同作用会引起电子构型的关键性改变,从而赋予氮化钨(WN)过氧化物酶功能。此外,N空位的引入增强了纳米酶的活性,从而扩大了氮化钨纳米结构的催化潜力。理论建模和经验验证证实了酶活性的成因。精心设计的WN 纳米花结构具有穿越细菌表面的能力,可通过直接的物理相互作用发挥强大的杀菌作用。此外,这些纳米结构的拓扑结构错综复杂,有助于将生成的自由基精确定位到细菌表面,从而对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌都具有良好的杀菌效果,并能显著抑制细菌生物膜的形成。

图1. (a) WN NF 材料制备流程和 (b) 纳米酶催化抗菌疗法示意图

图2.  WN NF 材料表征

图3. 花状过氧化物酶产生 ROS 的性能

图4. 体外抗菌及抑制生物膜形成

图5. WN NF 的体内抗菌疗效

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