Chemical Engineering Journal | 双金属纳米酶，通过多种金属精确调控策略实现强效抗菌，用于感染伤口愈合

抗生素的滥用加剧了细菌耐药性问题，使抗生素治疗无效，在严重情况下甚至存在生命危险。因此，新型抗菌材料和其临床应用受到了医疗保健专业人士的高度关注。双金属纳米酶在治疗临床细菌感染方面具有巨大潜力，这得益于其优异的抗菌活性和良好的生物相容性。在本研究中，通过一步水热法合成了具有折叠结构的 PdZn 和 PdCu 双金属纳米酶。比较了它们的 photothermal 和过氧化物酶样催化活性，并通过计算研究分析了它们催化性能差异的原因。此外，还评估了这两种纳米酶的抗菌功效和伤口愈合潜力。实验结果表明，与 PdZn 相比，PdCu 表现出更优越的催化性能，这与密度泛函理论计算确认其增强的催化能力一致。 体外抗菌实验成功证明，PdZn 和 PdCu 通过利用 980 nm 近红外激光光热催化的协同效应，可以有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的存活，将其降至 2%以下。体内抗菌实验表明，PdZn 和 PdCu 纳米酶可以促进伤口愈合并减缓炎症反应。与 PdZn 相比，PdCu 在促进伤口愈合方面表现出更优越的能力。PdCu+H2O2+NIR 和 PdZn+H2O2+NIR 分别将创伤面积降至 9.37%和 6.04%，而对照组仅降至 41.21%。总体而言，这项研究进一步探索了基于 Pd 的纳米酶在生物应用中的潜力，并为合成高效 Pd 基二维纳米生物材料提供了指导。

在抗生素滥用导致细菌耐药性问题日益严峻的今天，开发新型抗菌材料已成为医疗领域的重要方向。近期，一项研究聚焦于钯（Pd）基双金属纳米酶，通过精确调控金属组合，成功构建了兼具强大抗菌活性和良好生物相容性的纳米平台，为感染创面治疗提供了新策略。

研究人员采用一步溶剂热法，合成了具有褶皱结构的PdZn和PdCu双金属纳米酶。这些纳米材料呈现二维超薄片状形态，尺寸约500纳米，表面具有高度折叠和起皱的特征，这种结构有助于提升其催化性能。表征分析证实，锌（Zn）与钯、铜（Cu）与钯在各自的纳米片中均匀分布，形成了稳定的合金结构。

研究重点评估了两种纳米酶的光热性能与类酶催化活性。在980纳米近红外激光照射下，PdZn和PdCu均表现出优异的光热转换能力，溶液温度可迅速升高，且具备良好的光热稳定性。其中，PdZn的光热转换效率略优于PdCu。更重要的是，它们能模拟过氧化物酶的催化功能，在过氧化氢存在下，高效催化产生羟基自由基和单线态氧等活性氧物种。实验与理论计算相结合揭示，PdCu因具有更低的反应过电位和更适宜的电子结构，其催化活性优于PdZn，这从密度泛函理论计算中得到证实。

体外抗菌实验表明，单独的纳米酶或过氧化氢抗菌效果有限，但当PdZn或PdCu与过氧化氢联用，并在近红外激光照射下协同作用时，能对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌产生极强的杀灭效果，细菌存活率可降至2%以下。其抗菌机制源于光热治疗与化学动力学治疗的协同效应：光热效应直接破坏细菌结构并削弱生物膜屏障，而催化产生的活性氧则引起细菌内部氧化损伤，破坏关键代谢途径，导致细菌死亡。尤其是PdCu，在破坏细菌膜结构和抑制生物膜形成方面表现更佳。

在感染创面的动物模型中，研究进一步验证了这两种纳米酶的体内疗效与安全性。在近红外激光照射下，经PdCu或PdZn与过氧化氢协同处理的小鼠伤口，愈合速度显著加快，炎症反应减轻。治疗后第9天，PdCu联合治疗组的伤口面积仅剩初始的6.04%，而对照组仍有41.21%未愈合。组织学分析显示，联合治疗能有效促进胶原蛋白沉积、表皮与真皮再生、毛囊生长以及新生血管形成，其中PdCu组在促进组织修复和血管生成方面效果更为突出，这可能与其在催化过程中能适度释放具有生物功能的铜离子有关。此外，细胞毒性、溶血实验及主要器官组织切片分析均表明，这两种纳米酶具有良好的生物相容性与血液相容性，安全性高。

综上所述，该研究通过精准的金属掺杂策略，成功构建了PdZn与PdCu双金属纳米酶协同治疗平台。它们不仅能通过近红外光激发的光热效应与类酶催化效应协同高效杀菌，还能显著促进感染创面的组织修复与再生，且生物安全性良好。相比而言，PdZn在光热性能上稍占优势，而PdCu则在催化活性、抗菌效能及促进愈合综合表现上更为出色。这项工作不仅为基于纳米酶的抗菌治疗提供了新材料与新思路，也为未来应对细菌感染及促进复杂创面愈合的临床转化研究奠定了重要基础。未来的探索可集中于拓展其他金属组合，并研究其在长期使用及不同应用环境下的稳定性与效能。

参考消息：

https://www.x-mol.com/paper/1915453203260092416/t?adv