根除細菌生物膜的納米晶體
大流行引發(fā)了人們對病毒或耐藥細菌等新病原體的擔憂。在這方面，韓國研究團隊最近通過控制納米材料的表面紋理開發(fā)了去除抗生素抗性細菌的技術(shù)，從而引起了人們的關(guān)注。
來自 POSTECH 和 UNIST 的聯(lián)合研究團隊在國際期刊Nano Letters上介紹了基于混合鐵鈷氧化物的表面紋理納米結(jié)構(gòu) (MTex) 作為高效磁催化平臺。該團隊由 In Su Lee 教授和 Amit Kumar 教授以及 POSTECH 化學系的 Nitee Kumari 博士以及 UNIST 生物醫(yī)學工程系的 Yoon-Kyung Cho 教授和 Sumit Kumar 博士組成。
首先，研究人員合成了表面光滑的納米晶體，其中各種金屬離子被包裹在有機聚合物殼中，并在非常高的溫度下加熱。在對聚合物殼進行退火時，高溫固態(tài)化學反應(yīng)會在納米晶體表面引起其他金屬離子的混合，在其上產(chǎn)生許多幾納米大小的分支和孔洞。發(fā)現(xiàn)這種獨特的表面紋理可以催化化學反應(yīng)，產(chǎn)生殺死細菌的活性氧 (ROS)。它也被證實具有很強的磁性，很容易被外部磁場吸引。該團隊發(fā)現(xiàn)了一種合成策略，可以將沒有表面特征的普通納米晶體轉(zhuǎn)化為高功能的混合金屬氧化物納米晶體。
研究小組將這種表面地形命名為“MTex”，其分支和孔洞類似于犁過的田地。這種獨特的表面紋理已被證實可以增加納米粒子的流動性，從而允許有效滲透到生物膜基質(zhì)中，同時在產(chǎn)生對細菌致命的活性氧 (ROS) 方面表現(xiàn)出高活性。
該系統(tǒng)在廣泛的 pH 范圍內(nèi)產(chǎn)生 ROS，并可以有效地擴散到生物膜中并殺死對抗生素具有抗性的嵌入細菌。而且由于納米結(jié)構(gòu)是磁性的，即使是難以觸及的微通道也可以刮掉生物膜碎片。
“這種新開發(fā)的 MTex 顯示出高催化活性，不同于傳統(tǒng)尖晶石形式的穩(wěn)定光滑表面，”該論文的通訊作者之一 Amit Kumar 博士解釋說。“即使在狹小的空間中，這種特性對于滲透生物膜也非常有用，并且可以有效殺死細菌和去除生物膜。”
“這項研究允許調(diào)節(jié)表面納米紋理化，這為增加和控制活性位點的暴露開辟了可能性，”領(lǐng)導該研究的 In Su Lee 教授評論道。“我們預計納米級紋理表面將在納米生物界面開發(fā)一系列新的類似酶的特性方面做出重大貢獻。”
標簽： 細菌生物膜