根除细菌生物膜的纳米晶体
大流行引发了人们对病毒或耐药细菌等新病原体的担忧。在这方面，韩国研究团队最近通过控制纳米材料的表面纹理开发了去除抗生素抗性细菌的技术，从而引起了人们的关注。
来自 POSTECH 和 UNIST 的联合研究团队在国际期刊Nano Letters上介绍了基于混合铁钴氧化物的表面纹理纳米结构 (MTex) 作为高效磁催化平台。该团队由 In Su Lee 教授和 Amit Kumar 教授以及 POSTECH 化学系的 Nitee Kumari 博士以及 UNIST 生物医学工程系的 Yoon-Kyung Cho 教授和 Sumit Kumar 博士组成。
首先，研究人员合成了表面光滑的纳米晶体，其中各种金属离子被包裹在有机聚合物壳中，并在非常高的温度下加热。在对聚合物壳进行退火时，高温固态化学反应会在纳米晶体表面引起其他金属离子的混合，在其上产生许多几纳米大小的分支和孔洞。发现这种独特的表面纹理可以催化化学反应，产生杀死细菌的活性氧 (ROS)。它也被证实具有很强的磁性，很容易被外部磁场吸引。该团队发现了一种合成策略，可以将没有表面特征的普通纳米晶体转化为高功能的混合金属氧化物纳米晶体。
研究小组将这种表面地形命名为“MTex”，其分支和孔洞类似于犁过的田地。这种独特的表面纹理已被证实可以增加纳米粒子的流动性，从而允许有效渗透到生物膜基质中，同时在产生对细菌致命的活性氧 (ROS) 方面表现出高活性。
该系统在广泛的 pH 范围内产生 ROS，并可以有效地扩散到生物膜中并杀死对抗生素具有抗性的嵌入细菌。而且由于纳米结构是磁性的，即使是难以触及的微通道也可以刮掉生物膜碎片。
“这种新开发的 MTex 显示出高催化活性，不同于传统尖晶石形式的稳定光滑表面，”该论文的通讯作者之一 Amit Kumar 博士解释说。“即使在狭小的空间中，这种特性对于渗透生物膜也非常有用，并且可以有效杀死细菌和去除生物膜。”
“这项研究允许调节表面纳米纹理化，这为增加和控制活性位点的暴露开辟了可能性，”领导该研究的 In Su Lee 教授评论道。“我们预计纳米级纹理表面将在纳米生物界面开发一系列新的类似酶的特性方面做出重大贡献。”
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