压电光电子学效应提高抗菌和伤口愈合

kong

      人类史是一部与细菌的斗争史。过去的几十年里，每年由细菌引起的传染性疾病已带走数百万人的生命。抗生素类药物的问世挽救了很多细菌感染的病人，但无论是天然抗生素还是人工合成的抗生素类药物长期使用会导致细菌的耐药问题，出现“超级菌”，对人类健康和生态环境都造成了严重威胁。纳米科技的飞速发展，为解决上述问题提供了新思路。科学家们致力于通过设计区别于抗生素抗菌机理的纳米材料来减少耐药风险。最近，光动力治疗（PDT）已被开发为一种微创治疗方式，以征服多药耐药性细菌。在光的照射下，光敏剂可以产生活性氧自由基（ROS）来破坏细菌。设计高安全性、高活性的光敏剂具有重要意义和临床应用价值。

        近日，中科院北京纳米能源与系统研究所李琳琳研究员与王中林院士领导的研究团队，报道了通过压电效应与表面等离子体共振增强的光催化抗菌，并在Nano Energy上发表了题为“Heterostructured nanorod array with piezophototronic and plasmonic effect for photodynamic bacteria killing and wound healing”的研究论文。第一作者于欣博士和博士生王舒（并列第一作者）等为了提高ROS生成对PDT抗菌的效果，开发了具有纳米棒阵列结构的多层同轴异质结构（TiO2/BaTiO3/Au）作为抗菌和伤口愈合的涂层。具有局部表面等离子体共振的Au纳米粒子不仅扩宽了光谱吸收范围，而且还增强了光生电子的转移。同时BaTiO3的铁电极化为光致电荷的传输提供了驱动力，从而提高了电子-空穴分离效率，进一步促进了ROS生成。他们研究了抗菌薄膜对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的抗菌效果，抗菌效率达到99.9%。进而通过动物实验发现，其在模拟太阳光的照射下可以有效促进表层炎症伤口的愈合，加速受损皮肤的修复和再生，具有明显的抗菌疗效。