具有钯纳米节点的金属-多酚网络协同类氧化酶和光热性质

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针对由复杂多菌群生物被膜引起的口腔疾病，目前仍然缺少有效的治疗策略。研究院刘勇研究员、叶方富研究员团队和温州医科大学附属口腔医院胡荣党团队合作，利用天然多酚类化合物作为稳定剂和还原剂，构建了一系列具有钯纳米节点的金属-多酚网络（MPN-Pd）体系。其中，通过使用磺化木质素构筑的金属-多酚网络（SLS-Pd），具有超细尺寸的钯纳米节点（Pd NPs）并且这些钯纳米节点具有宽带近红外吸收特性，从而展示出优异的类氧化酶活性和稳定的光热效应。

        体外实验证明，SLS-Pd的类氧化酶活性可以产生超氧自由基并选择性地杀灭细菌，如变形链球菌和粪肠球菌。此外，在近红外光照下，SLS-Pd的光热效应可以诱导高温热疗过程，从而表现出强大的抗真菌性能，对白色念珠菌有杀灭作用。
        通过RNA测序分析和全原子模拟，作者进一步阐明了SLS-Pd的两种性能对微生物选择性杀灭的机理。此外，在对各种细菌、真菌生物被膜和多菌群生物被膜进行实验时，SLS-Pd介导的协同抗微生物体系展现出强大的解离生物被膜效果。
        通过建立根管模型和口咽部念珠菌感染模型，作者进一步验证了这种协同抗微生物体系在治疗口腔内多菌群生物被膜相关感染方面的可行性。该研究为治疗口腔内多菌群生物被膜相关感染提供了有希望的治疗方法。
        该成果以Metal-Phenolic Network with Pd Nanoparticle Nodes Synergizes Oxidase-Like and Photothermal Properties to Eradicate Oral Polymicrobial Biofilm-Associated Infections为题发表于Advanced Materials (IF:29.4)。原文链接https://doi.org/10.1002/adma.202306376
       我院博士后陈磊、研究实习员彭梦娜和李华平研究员为第一作者，我院刘勇研究员和叶方富研究员，温州医科大学附属第一医院李圆凤博士，温州医科大学附属口腔医院胡荣党教授为论文共同通讯作者。此研究得到国家自然科学基金，中国博士后科学基金，国科温州研究院启动基金资助。


       关键词：金属-多酚网络，氧化酶，光热效应，混合生物膜
       全文亮点
       1.构筑方法。我们利用多酚与二价钯离子之间的配位作用和阳离子-π相互作用进行预组装，形成金属-多酚网络结构。然后通过多酚的还原性，在体系中原位将二价钯离子还原为超细的钯纳米节点（直径约为5纳米），最终得到具有超细钯纳米节点的金属-多酚网络结构；
        2. 抗菌机制。金属-多酚网络结构上的超细钯纳米节点具有优良的类氧化酶活性。它们能够将氧气转化为超氧自由基，从而实现对细菌的杀灭作用。此外，在近红外光照下，金属-多酚网络上的钯纳米节点展现出稳定的光热转换性能，通过热疗的方式可以有效地杀灭真菌。通过RNA测序分析和全原子模拟，我们深入的探讨了材料具有的两种性能对微生物选择性杀灭的机制。
       3. 协同消除多微生物混合生物被膜感染。金属-多酚网络结构中的超细钯纳米节点集成了类氧化酶活性和光热效应。这使得其能够实现协同抗微生物作用，对细菌、真菌以及混合生物被膜表现出高效解离的能力。该体系在治疗口腔多种感染疾病时表现出明显的治疗效果。
       文章来源：温州研究院