【摘 要】
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细菌感染引发的疾病威胁人类健康,传统抗菌剂需要较长的时间和高剂量来发挥作用,并且容易导致细菌耐药性,亟需发展新型高效抗菌策略。纳米材料介导的近红外光疗是利用近红外光响应活性的材料,将光能转化为热能和化学能的治疗技术,具有安全性和可控性,是有前景的抗菌手段。然而现有的光催化材料通常带隙较宽,电子-空穴不易分离,近红外光响应的抗菌效率不够理想。针对该问题,本文提出构建铋基零维/二维异质结增强近红外光响
【基金项目】
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国家自然科学基金（Nos.51932002、52101285、52072127）； 广州市重点研发计划（No.202103000053）； 中国博士后科学基金（2021M691064）； 中新国际联合研究院（No.203-A018004）；
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细菌感染引发的疾病威胁人类健康,传统抗菌剂需要较长的时间和高剂量来发挥作用,并且容易导致细菌耐药性,亟需发展新型高效抗菌策略。纳米材料介导的近红外光疗是利用近红外光响应活性的材料,将光能转化为热能和化学能的治疗技术,具有安全性和可控性,是有前景的抗菌手段。然而现有的光催化材料通常带隙较宽,电子-空穴不易分离,近红外光响应的抗菌效率不够理想。针对该问题,本文提出构建铋基零维/二维异质结增强近红外光响应的思路,主要研究工作总结如下:（1）采用化学还原法在氯氧化铋（BiOCl）二维纳米片表面生长Bi纳米颗粒,构建零维/二维异质结。与纯BiOCl相比,Bi/BiOCl异质结具有增强的近红外光吸收、高的载流子转移性能、高的活性氧（ROS）产率和光热转化效果,并且有限元模拟表明Bi/BiOCl异质结中存在等离子激元共振效应。抗菌结果表明Bi/BiOCl在近红外光处理10 min条件下可杀死99.38%的金黄色葡萄球菌和和94.58%的大肠杆菌。因此,Bi/BiOCl异质结能够响应近红外光表现出广谱抗菌效果,这归因于Bi/BiOCl的异质结构和Bi纳米颗粒等离子激元共振效应的协同作用。（2）将Bi/BiOCl异质结应用于糖尿病小鼠感染伤口的修复。采用纤维蛋白凝胶为载体构建了Bi/BiOCl掺杂的复合纤维蛋白凝胶。复合纤维蛋白凝胶能响应近红外光产生光热效应和ROS,在近红外光照射10 min条件下可杀死99.83%的金黄色葡萄球菌。同时细胞实验结果表明复合凝胶能够促进内皮细胞铺展和迁移。进一步建立糖尿病小鼠感染伤口模型,动物实验结果表明Bi/BiOCl掺杂的复合纤维蛋白凝胶在近红外光处理10 min条件下能够杀死细菌,促使感染伤口愈合。（3）为了进一步增强近红外光响应的抗菌作用,采用化学还原法构建铋/二硫化钼（Bi/Mo S2）异质结。与纯Mo S2相比,Bi/Mo S2异质结具有更低的载流子复合率和增强的近红外光响应活性。抗菌结果表明Bi/Mo S2异质结在近红外光处理3 min条件下可杀死99.68%的金黄色葡萄球菌。同时将Bi/Mo S2异质结掺杂到纤维蛋白凝胶中,Bi/Mo S2异质结掺杂的复合纤维蛋白凝胶在近红外光照射3 min下也能杀死99.72%金黄葡萄球菌。细胞实验表明复合凝胶能够促进细胞粘附和增殖。糖尿病小鼠伤口修复实验结果表明,Bi/Mo S2掺杂的复合凝胶在近红外光条件下能够实现抗菌作用,促进感染伤口修复。本研究为近红外光响应抗菌材料的设计和应用提供了实验依据和理论基础。
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