具有雙重光殺菌特效的聚醚醚酮植入體
來源：高分子科學前沿
聚醚醚酮（PEEK）醫用植入體的術后反復細菌感染仍然是臨床上棘手的難題。致病性細菌感染已成為全球公共衛生的******威脅之一，其引起的高死亡率和難以治愈的問題一直是研究的熱點。抗生素是目前應用最廣泛的細菌性傳染病的治療方法。然而，長期濫用抗生素會產生大量的耐藥細菌，最后使病患“無藥可救”。由于耐藥細菌的爆 炸性產生，光治療策略為無抗生素治療帶來了希望。歷經長期研探索，越來越多學者已經清楚地認識到，單模型光殺菌（光熱或者光動力）很難有效或完全根除細菌感染。因此，如何賦予PEEK植入體雙重光殺菌特性是保障植入體術后不發生反復感染的關鍵。
近日，四川大學化學工程學院鄧怡團隊在前期醫用特種PEEK高分子植入體及表界面研究基礎上，針對以上關鍵科學問題，開發了一種由二維新興MXene納米片和一維鈷納米線（CoNWs）組成的近紅外光激活生物異質結涂層，用于對抗耐藥細菌（圖1）。與傳統單相材料的固有能帶結構相比，異質結不僅能調控材料的光吸收閾值來提高光熱轉化效率，還可以通過調控能帶結構實現光生載流子的快速分離并有效抑制電子和空穴的復合，從而大大提高活性氧（ROS）的產率，為同時實現光熱/光動力一體化帶來了可能。
圖1. Ti3C2/CoNWs二維納米異質結及改性PEEK表面示意圖
Ti3C2/CoNWs涂層在近紅外光觸發下產生的光熱和光動力學效應可以在20分鐘內對革蘭氏陽性金葡萄球菌/革蘭氏陰性大腸桿菌就行殺滅，達到90%以上的抗菌效果（圖2）。此外，體外細胞實驗結果表明異質結具有較好的細胞相容性。綜上所述，該新型MXene/CoNWs生物異質結涂層賦予了PEEK植入體優異的雙重光熱/光動力協同抗菌特效，大大拓寬了PEEK植入體在感染性骨缺損修復領域的臨床應用，避免了抗生素耐藥菌的科學難題。
圖2. 光殺菌細菌評價
以上相關成果以“Synergism of 2D/1D MXene/Cobalt Nanowire Heterojunctions for Boosted Photo-Activated Antibacterial Application”為題在線發表于Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128209）。四川大學化工學院研究生劉蕓秀為該論文第一作者，四川大學化工學院鄧怡研究員為通訊作者。本研究工作得到國家自然科學基金（81801848, 81961160736）、四川省科技廳科研項目（2018JZ0026, 21YYJC2898）、中科協青年人才托舉工程計劃、成都市國際合作項目（2017-GH02-00025-HZ, 2020-GH03-00005-HZ）、川大高分子材料工程國家重點實驗室自主課題（sklpme2019-2-05）、川大青年科技學術帶頭人培育項目等的資助。
