内蒙古大学董阿力德尔图教授团队：紫磷烯通过次级纳米针诱导的物理破坏协同氧化应激清除细菌

抗菌材料的有效性很大程度上受到其抗菌机制的影响，而抗菌机制又取决于材料拓扑结构。在自然界中，昆虫翅膀表面的纳米突起通过物理渗透赋予其优异的抗菌性能，同时与宿主细胞相容。受昆虫翅膀纳米结构的启发，紫磷（VP）由于其边缘的亚纳米针而具有抗菌潜力。研究结果表明VP及其剥离产物紫磷烯纳米片（VPNS）通过外周次级纳米针诱导的细胞膜穿透与氧化应激相结合，对致病菌具有优异的抗菌能力，并将其应用于表皮伤口感染和细菌性角膜炎治疗中，显示出良好的疗效（图1）。

图1. VPNS通过外周次级纳米针结合诱导的物理破坏结合氧化应激抗菌机制治疗伤口感染和细菌性角膜炎

图2表明VPNS可以灭活99.9%以上的常见致病菌（如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）和耐药菌（如耐药大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌），抗菌效率高于黑磷纳米片（BPNS），同时VPNS的抗菌效率具有浓度、光和时间依赖性。

图2. VP及VPNS的抗菌活性

通过体外细胞毒性实验验证了VPNS具有良好的生物相容性，可安全用于生物体内。将VPNS用于由金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌引起的表皮伤口感染和细菌性角膜炎治疗中，结果表明VPNS能够有效促进创口愈合和细菌性角膜炎治疗（图3）。本研究不仅提出了一种新兴的二维抗菌材料，且为VPNS在生物医学领域中的应用提供了研究基础。

图3. VPNS用于细菌性角膜炎治疗

相关论文发表在化学权威期刊Chemical Science 上，博士生沈秋狄为论文第一作者，内蒙古大学亢静与董阿力德尔图教授、西安交通大学张锦英教授以及温州医科大学附属眼视光医院王佰亮研究员为论文的共同通讯作者，内蒙古大学为该论文第一完成单位。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Bacterial elimination via cell membrane penetration by violet phosphorene peripheral sub-nanoneedles combined with oxidative stress

Qiudi Shen, Jing Kang, Xuewen Zhao, Wanqing Lou, Zhihao Li, Lihui Zhang, Bo Zhang, Jinying Zhang, Bailiang Wang, and Alideertu Dong

Chem. Sci., 2024, 15, 4926-4937. DOI: 10.1039/D3SC05517E