一种可用于化学联合光热抗菌的尺寸可变碳纳米材料

临床上为了解决致病菌的感染问题而过度的使用抗生素，使得病原体产生了强的耐药性。因此，迫切需要新型且有效的抗菌材料以减少对抗生素的依赖。化学联合光热疗法在抗菌方面具有很大的应用潜力，而基于金属有机框架（MOFs）材料制备出的碳纳米制剂具有高光热转换效率、金属原子易于掺杂和多孔结构的大比表面积等优点。因此，将化学光热疗法和MOFs基碳纳米材料的优点结合起来用于灭菌及消毒具有巨大的研究应用价值。

近日，四川大学高分子学院的程冲研究员/赵长生教授研究团队及华西医院的马朗副研究员联合报道了一种具有近红外（NIR）响应和尺寸可变的MOFs基碳纳米材料用于化学联合光热疗法抗菌。作者首先合成了具有化学光热抗菌能力的MOFs衍生的碳纳米。然后涂覆具有热响应凝胶层以获得用于细菌捕获的ON-OFF转换能力。制备的ZnO-CNP-TRGL不仅具有较高的光热转换效率和逐渐释放Zn2+离子的能力，而且在NIR照射下还具有从纳米分散体到微米聚集体的快速尺寸转变，是具有ON-OFF切换功能的智能纳米制剂，可实现快速和可控的杀灭细菌。这些独特的物理化学特性使得该碳纳米能够原位黏附和包裹细菌，形成聚集体并持续产生大量的热，以及释放Zn2+直接破坏细菌膜和细胞内蛋白质以增强化学光热抗菌性能。实验结果表明这些碳纳米不仅在极低剂量下具有接近100％的杀菌率，而且还具有高效且安全的皮肤伤口消毒能力。

MOFs基碳纳米材料的合成与表征

MOFs基碳纳米材料的光热触发尺寸转变

细菌切片的TEM图和SEM图用于证明Zn2+离子的原位释放

碳纳米的体外光热抗菌活性

碳纳米材料对动物皮肤细菌感染脓肿的治疗效果评估

总之，作者成功合成了具有NIR响应和尺寸可变的MOFs基碳纳米材料以用于快速、安全和协同的化学光热疗法杀菌和伤口消毒。这种新型尺寸可转变的抗菌碳纳米具有强大的局部化学光热杀菌和消毒能力，并具有很大的潜力用于抗感染治疗、器械消毒、及污水净化。研究成果以题为“Size-Transformable Metal-Organic Framework–Derived Nanocarbons for Localized Chemo-Photothermal Bacterial Ablationand Wound Disinfection”发表在国际著名期刊Adv. Funct. Mater.上，硕士生杨晔和邓伊依为共同第一作者。

团队介绍

四川大学高分子学院程冲研究员、赵长生教授研究团队长期致力于设计有机-无机杂化的先进低维功能材料及开发其在生物医药、血液净化、及电化学催化等领域的应用，特别是基于碳纳米材料及新型配位聚合物等的微纳米结构设计、功能调控、大规模制备、及前沿应用开发。研究团队目前已经与国内外十余个实验室开展了密切交流合作。近年来在智能纳米制剂（Adv. Funct. Mater., 2019, 28, 1900143; Nano Today 2019,https://doi.org/10.1016/j.nantod.2019.03.003; Adv. Funct. Mater. 2018, 28,1705708; Acta Biomater. 2017, 51, 479）、石墨烯基复合生物材料（Chem. Rev. 2017, 117, 1826; Adv. Mater. 2018,30, 1705452; ACS Appl. Mater. & Interfaces 2018, 10, 296）、以及金属有机框架和杂原子参杂的多孔碳催化材料（Adv.Mater. 2018, 30, 1802669; Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1807419.）等领域做了系统深入的研究，并取得了一系列重要研究成果。

该工作得到了国家自然科学基金委，科技部重点研发专项，海外高层次人才引进“青年千人”计划，洪堡基金会，国家留学基金委等基金的资助与支持。

文献链接：Size-Transformable Metal-Organic Framework-Derived Nanocarbons for Localized Chemo-Photothermal Bacterial Ablation and Wound Disinfection（Adv. Funct. Mater., 2019, DOI:10.1002/adfm.201900143）