AM:紅磷-金屬超聲界面工程用于高效根除多重耐藥細菌感染

創新點

 

湖北大學劉想梅團隊提出了一種簡易高效并具有普適性的化學氣相沉積法(CVD)材料合成策略,通過在金屬表面進行界面工程設計,構建了可以在生物體內實現可控性超聲熱效應的紅磷-金屬異質結材料,并將其成功地應用于骨植入體中的多重耐藥菌滅活治療。

關鍵詞

 

抗菌,界面工程,紅磷,超聲熱效應,超聲

近幾十年來,為了應對癌癥,細菌感染等疾病給人類公共衛生健康帶來的巨大威脅,科研工作者將外源物理能量與響應性材料相結合并進行了廣泛的探索以求獲得更好的根除疾病的方法。其中就有經典的以激光引導,包含光熱和光動力在內的光療。然而受限于光本身的穿透能力,光療面對一些位于皮下深層次組織的體內疾病時其治療效果難以滿足實際需求。而超聲波作為一種廣泛用于臨床診療的高穿透性,高空間定位性的生物安全物理能量,則成了體內深層次疾病治療更好的選擇。其中最典型的策略便是以超聲波和聲敏劑材料為核心的聲動力治療(SDT),但這一策略的治療效率會受限于生物體腫瘤深部組織或感染部位的缺氧微環境。雖然超聲波的熱效應可以克服這些困難以治療,如高強度聚焦超聲(HIFU)可在0.5-1.0 s內引起65-100 °C高溫對病灶進行消融,然而細菌相較正常細胞具有更完善的細胞膜外結構和環境適應能力,短暫的快速升溫并不能有效地根除病原菌的入侵。并且長時間的高能超聲則易導致生物組織的高溫造成潛在的損傷。因此,有必要提供一種簡便易行的策略以賦予生物材料在生物體內實現可控聲熱的能力來治療細菌入侵導致的感染。近日,湖北大學劉想梅課題組提出了一種簡易高效且具有普適性的化學氣相沉積法(CVD)界面工程材料設計策略,制備了可以在生物體內實現可控性超聲熱效應的紅磷-鈦(RP-Ti)異質結材料。通過相應的超聲電化學測試與聲場測試可知,這種可控的超聲熱效應的潛在機制可能是由于在RP中產生的電子參與了載流子的振動,馳豫或電子空穴的重組,將超聲機械能轉化為聲子而導致晶格熱振動,最終使得材料對超聲的吸收增強。且這一材料設計策略除了在Ti表面實現了超聲熱效應,并能普適性地賦予各類他金屬基底同樣的性能;同時,這一熱效應在體外豬肉組織穿透模擬實驗中被證實具有良好的穿透性和升溫差異性。此外,該團隊將Ti-RP的超聲熱效應與一氧化氮(NO)氣體相結合構建了一種協同抗菌體系,并在體內體外均實現了在骨植入模型中對多重耐藥菌良好的滅殺效果。

相關工作在線發表在Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.202006047)上。

原文鏈接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202006047

免責聲明:本文僅代表文章作者的個人觀點,與本站無關。其原創性、真實性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容文字的真實性、完整性和原創性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并自行核實相關內容。

http://image99.pinlue.com/thumb/img_jpg/zPhkOKOlibcHHoBcTP1ChXwDvJD2icFdQR9hp0WDicgQa3R3mIBWYDJGDaLNeog8tKsYUXfz2RkkzFdcHsnz21KYQ/0.jpeg
山西快乐十分投注价格