谷戰軍課題組

課題組在《Theranostics》發表綜述:二維類石墨烯納米材料在抗菌領域的現狀與展望

2019-12-13 11:22來源:Theranostics微信公眾號瀏覽數:190 

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近年來,傳統抗生素的過度使用或濫用導致了多重耐藥性“超級細菌”的廣泛出現并迅速傳播,而能有效抑制耐藥性細菌的抗生素種類非常有限并且研究進度緩慢,因此迫切需要開發新型抗耐藥殺菌劑。與傳統的抗生素不同,納米材料由于具有良好的跨膜能力、優異的生物相容性和多模式抗細菌耐藥性的特點,在抗菌領域的應用引起了廣泛的研究興趣。其中,許多研究工作表明,典型的石墨烯納米材料展現出了潛在的抗菌能力。此外,二維類石墨烯(2D NBG)納米材料,例如二維過渡金屬硫/氧化物、金屬基納米片、黑磷基納米片、氮化碳和二維過渡金屬碳/氮化物,因其具有較大的比表面積、獨特的物理化學性能,也被報道具有優異的抗菌性能而有望成為新型的抗菌劑?;诖?,中國科學院高能物理研究所谷戰軍研究員團隊在《Theranostics》雜志上發表了題為“Two-dimensional nanomaterials beyond graphene forantibacterial applications: current progress and future perspectives”的綜述文章,系統地介紹了近年來發展的二維類石墨烯納米抗菌劑的主要類型,并詳細概述了相關的抗菌機制、影響抗菌性能的主要因素以及基于這些二維類石墨烯納米材料的抗菌策略,還針對二維類石墨烯納米抗菌劑的應用所面臨的挑戰進行了分析和總結。

文章首先系統梳理了2D NBG納米材料抗菌機制的主要類型:(1)物理接觸損傷或納米刀切割機制;(2)細菌的氧化應激損傷(活性氧依賴和活性氧不依賴兩種);(3)光致抗菌(光熱、光動力和光催化抗菌)機制;(4)控制藥物/金屬離子釋放抗菌機制;(5)多模式協同抗菌作用。由于納米材料與細菌相互作用方式可能與納米材料的理化性質有關,因此文章進一步分析了納米材料的理化參數(包括尺寸、形狀、層數、相結構及表面功能化)對2D NBG納米材料抗菌性能的影響,例如較小尺寸的銀納米顆??梢栽黾优c細菌的相互作用而表現出更高的抗菌活性??梢?,調控2D NBG納米材料的理化參數對于優化其抗菌性能具有關鍵作用和重要的指導意義。文章還結合大量實例詳述了近年來興起的幾類典型2D NBG抗菌納米材料及其抗菌性能和抗菌應用。

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最后,文章2D NBG納米材料抗菌領域的發展前景及今后的研究重點進行了探討。文章指出,2D NBG抗菌劑生物安全性的系統評估是臨床轉化前非常重要的環節,同時還強調了2D NBG與細菌之間的界面相互作用及其抗菌機制尚需深入研究(例如結合理論計算模擬),并指出通過優化2D NBG納米材料的理化參數、探索基于2D NBG的多模式協同抗菌策略來進一步增強抗菌性能,以期促進2D NBG抗菌劑的轉化應用。

中國科學院高能物理研究所的谷戰軍研究員和尹文艷副研究員為文章的共同通訊作者,課題組博士生梅林強為文章第一作者。

參考文獻:

Mei Linqiang, Zhu Shuang, Yin Wenyan,Chen Chunying, Nie Guangjun, Gu Zhanjun, Zhao Yuliang. Two-dimensional nanomaterials beyond graphene for antibacterial applications:current progress and future perspectives. Theranostics 2020; 10(2):757-781.

原文鏈接:http://www.thno.org/v10p0757.htm


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