原创Yang G 抗菌科技圈

第一作者：Jie Gao

通讯作者：Jie Zhao

通讯单位：吉林大学

研究速览

近期，四川大学Jie Zhao团队在Green Chemistry上发表了有关MOF基薄膜的快速组装及其协同光治疗抗菌的研究工作。光热/光动力协同疗法(PTT/PDT)因其远程控制、高渗透性、温和高效的杀菌以及无产生耐药性风险受到广泛关注。然而，实现协同PTT/PDT效应需要繁琐的化学程序或双光源辐射。加之大多数PTT/PDT材料是作为颗粒制备的，这些颗粒很容易从处理区域聚集/分离，进而影响杀菌效率。因此，为了提高PTT/PDT抗菌表面的利用效率和杀菌性能，迫切需要开发一种绿色、简便、高效的方法。本文利用ZIF-8颗粒和多巴胺(DA)之间的螯合诱导自组装开发了一种具有PTT/PDT抗菌性能的金属-有机框架(MOF)复合膜。该复合薄膜可以在不同材料上仅0.5小时内实现快速组装成膜，同时，与吲哚菁绿(ICG)结合后，在近红外 (808 nm)单光照射下，可实现高效PTT/PDT协同抗菌。因此，该材料在医用抗菌表面涂层方面具有巨大的潜力。

要点分析

要点一：

通过简便、高效的方法，制备了结构稳定的抗菌MOF薄膜：利用ZIF-8颗粒和多巴胺(DA)之间的螯合作用诱导自组装，开发了一种具有PTT/PDT抗菌性能的金属-有机框架(MOF)薄膜。该复合薄膜可以在不同的本体材料上仅0.5小时内实现快速组装，且结构稳定。

要点二：

合成的MOF薄膜具有高效的协同抗菌性能：合成的MOF薄膜与吲哚菁绿(ICG)结合后，在近红外光(808 nm)照射下，对革兰氏阳性和阴性细菌均能实现高效的协同PTT/PDT抗菌性能。

图文导读

图1 合成后的ZIF-8颗粒的XRD谱图(A)、FTIR谱图(B)、扫描电镜(SEM)图(C)和动态光散射(DLS)图(D)。

图2：原始FP (A)、ZIF-8/DA-0.5 (B-C)、ZIF-8/DA-1 (D)、ZIF-8/DA-2 (E)和ZIF-8-2 (F)基于FP的样品，原始PP (G)、ZIF-8/DA-0.5 (H)、ZIF-8/DA-1 (I)、ZIF-8/DA-2 (J)基于PP的样品，以及ZIF-8与多巴胺沉积在基质上的示意图(K)。

图3：(A)原始FP和基于FP的ZIF-8/DA的XPS图。ZIF-8/DA-0.5 (C)中Zn 2p (B)和N 1s的高分辨光谱。DA和PP无纺布基ZIF-8/DA样品的ART-FTIR (D)。

图4 (A) ZIF-8与DA配位络合机理。(B) ZIF-8/DA在Tris-HCl (pH = 7)下颜色变化图片。(C) DA(蓝色)、ZIF-8/DA(红色)、Zn/DA(黑色)在Tris-HCl (pH = 7)中的紫外-可见吸收光谱。(D) Zn/DA反应溶液颜色变化图片。基于FP的样品(FP, ZIF-8/DA-0.5, ZIF-8/DA-1和ZIF-8/DA-2)的O 1s (F)和C 1s (G)的XPS元素分析(E)。ZIF-8和ZIF-8/DA粉体的XRD谱图(H)、FTIR谱图(I)和Zeta电位(J)。

图5：(A) FP基样品的红外热成像。(B) FP基ZIF-8/DA-0.5/ICG在1.0 mW 808 nm激光照射10次加热/冷却循环下的光热稳定性。(C) 808 nm近红外照射下，以FP为基材的ZIF-8/DA-0.5/ICG样品制备的DPBF随时间变化的紫外－可见光谱。(D) 在可见光照射下，DPBF在乙腈中生成ROS的410 nm处吸收密度归一化衰减曲线。根据不同的照射时间，A0和A分别表示410 nm处吸光度的初始和选择时间值。棉织物基样品(CF)、医用纱布基样品(MG)和PP无纺布基样品(PP)的光热性能(E)和光动力性能(F)。

图6：(A) LB琼脂平板上金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的代表性平板照片。(B)各处理对应的相对细菌存活率(%)直方图及相应合成样品图。(C) ZIF-8/DA-0.5/ICG的抗菌性能示意图。

图7：LB琼脂平板上金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的棉基样品(A)、医用纱布基样品(B)和PP无纺布基样品(C)的代表性平板照片。

图8：PET上大肠杆菌和金黄色葡萄球菌经(A, E) FP-NIR、(B, F) ZIF-8/DA- 0.5-NIR、(C, G) ZIF-8/DA-0.5/ICG-Dark和(D, H) ZIF-8/DA-0.5/ICG-NIR(比尺:100 μm)处理后的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)图像。

图9：(A)原始FP、ZIF-8/DA-0.5和ZIF-8/DA-0.5/ICG的溶血率(%)(插图:红细胞悬液图，S1:阳性对照，S2: FP, S3: ZIF-8/DA-0.5, S4: ZIF-8/DA-0.5/ICG, S5:阴性对照)。(B) L929正常成纤维细胞经FP、ZIF-8/DA-0.5、ZIF-8/DA-0.5/ICG和ZIF-8/DA-0.5/ICG (NIR)处理的细胞存活率。(IM指浸泡，CB指共孵育)

结论

　　为提高具有PTT/PDT协同抗菌性能材料的表面的利用率和杀菌性能，该论文开发了一种利用ZIF-8颗粒和多巴胺(DA)之间的螯合作用实现快速自组装的金属-有机框架(MOF)复合薄膜，该薄膜组装效率高且具有高效的抗菌性能：

1、该复合薄膜可以在不同的本体材料上仅0.5小时内实现快速组装，且结构稳定。

2、该MOF薄膜与吲哚菁绿(ICG)结合后，可实现高效的协同PTT/PDT抗菌功能，且具有良好的生物相容性。

全文链接：

https://doi.org/10.1039/D2GC00226D

参考文献：

Jie Gao, Lingwan Hao, Rujian Jiang, Zhuo Liu, Limei Tian, Jie Zhao*, Weihua Ming, and Luquan Ren Surprisingly fast assembly of MOF film for synergetic antibacterial phototherapeutics. Green Chemistry, 2022, doi: 10.1039/D2GC00226D

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