科技日报记者 王祝华 通讯员 唐天正
8月12日，记者从海南大学获悉，该校姜珂/张玲团队基于原子缺陷策略，设计出一种通过引入微量Co原子，激活Fe-MIL-53-NH2（FM）金属-有机骨架（MOFs）体系芬顿反应的新型协同抗菌策略（CFMP），并揭示了其内在机制。此策略可实现细菌有效根除，从而促进细菌感染的伤口愈合，有望成为抗生素的替代品。相关成果近日发表在国际学术期刊《化学工程杂志》上。
抗生素作为治疗细菌感染的主要药物，因其被广泛或过度使用，造成了耐药性问题，其疗效正在逐渐“失灵”。开发新型抗菌策略以替代抗生素，对细菌感染治疗和公共卫生安全具有重要意义。近年来，MOFs作为有前途的抗菌治疗材料受到了广泛关注，但催化活性有限是实现其有效抗菌治疗需要克服的一道难关。
“我们使用一锅法实现了Fe-MIL-53-NH2体系中的微量钴掺杂（CFM），通过活性位点的电子结构优化，把芬顿催化活性提升了5.5倍。”研究人员介绍，他们通过密度泛函理论计算揭示了芬顿化学激活的内在机制，发现极少量的Co2+掺杂可将d波段中心移动到费米能级，并优化活性Co原子的电荷密度，以此降低芬顿反应的能量势垒，使体系芬顿催化活性显著提升。
实验结果表明，使用聚多巴胺作为光热剂对CFM进行修饰，合成的CFMP拥有更强的抗菌性能。进一步联合近红外光热后，CFMP对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率可分别达到99.75%和99.73%。研究团队在小鼠体内进行实验后，发现CFMP在有效促进金黄色葡萄球菌感染的伤口灭菌和创伤愈合的同时，几乎不对其他主要器官造成损害。
