文章出处：化学与材料科学
近些年来，随着抗生素的大规模使用，长期自然选择使得多种耐药的超级细菌得以存活并广泛传播。超级细菌的出现严重威胁到人类健康，带来了全世界范围内不容忽视的公共卫生问题。在抗生素日渐束手无策的今天，光热抗菌以其优异的广谱抗菌特性，一直以来都是抗菌领域的研究热点。尽管光热抗菌已经取得令人满意的结果，但由于其作用时的需要较高温度，限制了其实际应用的前景。因此探寻一种安全，简单，低成本的辅助治疗手段，对于光热治疗在生物医学领域的应用显得非常重要。
近日，中国科学技术大学龚兴龙教授团队在《Chemical Engineering Journal》上发表了题为“Rough Surface NiFe2O4@Au/Polydopamine with a Magnetic Field Enhanced Photothermal Antibacterial Effect”的论文。本论文报告了一种具有粗糙表面的NiFe2O4@Au/PDA核/壳纳米颗粒。通过简单的原位氧化还原聚合方法在磁性NiFe2O4纳米颗粒上覆盖的Au/PDA混合层，使其具有良好的光热效应和不平整的表面。同时，超顺磁特性使NiFe2O4@Au/PDA纳米颗粒在施加外部磁场下，表现出独特磁机械效应。研究发现，808nm激光照射的照射下，NiFe2O4@Au/PDA纳米颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都显示出良好的光热抗菌性能。值得注意的是，在外加旋转磁场的耦合作用下，光热抗菌性能可以得到明显增强，从而降低了因温度而对正常组织可能造成的损害。除了抗菌治疗外，这种易于推广的磁机械增强方法，在药物输送、抗肿瘤等方面也具有很大潜力。
图1 (a) NiFe2O4和NiFe2O4@Au/PDA核/壳结构的制备之意图。NiFe2O4@Au/PDA（b-d）、NiFe2O4@PDA（e-g）以及NiFe2O4（h-j）电镜表征
图2 (a) Zeta电位。(b) XRD衍射图。(c) 热重曲线。(d) FTIR光谱。(e) XPS光谱。(i)磁化回线。NiFe2O4@Au/PDA的C 1s (f)、N 1s (g)和Au 4f (h)分峰光谱。
图3 NiFe2O4@Au/PDA复合材料光热特性
图4 NiFe2O4@Au/PDA复合材料磁机械效应
图5 NiFe2O4@Au/PDA复合材料不同条件处理下抗菌效果
图6 NiFe2O4@Au/PDA复合材料不同条件处理下细菌状态的SEM
图7 磁场增强光热杀菌机理示意图
综上，本工作成功制备出一种同时具备优异光热和和独特磁机械特性的粗糙表面复合核壳纳米颗粒，最终产品可作为一种独特的光热-磁机械耦合抗菌剂。结合实验结果和对磁机械效应的分析，对光热-磁机械耦合抗菌的机理进行了深入研究。论文第一作者为中国科大工程科学学院硕士研究生徐云起，通讯作者为中国科大工程科学学院龚兴龙教授和宣守虎教授。
该研究得到了国家自然科学基金项目、中央高校基础科研基金的资助和支持。
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Yunqi Xu, Kang Wang, Senlin Zhao, Qingshan Xiong, Guanghui Liu, Yan Li, Qunling Fang, Xinglong Gong, Shouhu Xuan. Rough Surface NiFe2O4@Au/Polydopamine with a Magnetic Field Enhanced Photothermal Antibacterial Effect. Chem. Eng. J. 437 (2022) 135282. DOI: 10.1016/j.cej.2022.135282.