原创Shen GZ 抗菌科技圈

第一作者：刘乃维，王伊春

通讯作者：朱海光，袁勋

通讯单位：青岛科技大学

研究速览：

近期，袁勋课题组在Nanoscale上发表了有关一种基于共轭聚集诱导发射 (AIE) 特征的 AuAg NCs与高发光碳点 (CDs) 可见光驱动的光动力抗菌剂的设计。金属纳米团簇（NCs）作为一种新型抗菌剂，表现出广谱抗菌活性，但传统的基于金属NCs的抗菌剂大多依靠自身消耗诱导产生具有破坏性的活性氧 (ROS) 来杀灭细菌，这大大限制了其抗菌应用的持久性。该工作将CDs与AuAg NCs的复合，不仅可以增强可见光的捕获能力，还可以通过电荷/能量转移促进电荷载流子的产生/分离，从而产生大量的ROS，大在提升光催化杀菌效率。所制备的CDs@AuAg NCs 对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出优异的光动力抗菌活性，菌落形成单位减少4-5个数量级，杀菌率可达99.999%。本研究为设计金属 NCs 基光动力抗菌剂提供了新思路。

要点分析：

要点一：通过EDC/NHS交联的策略，开发一种CDs与AIE型AuAg NCs复合的光动力抗菌剂;利用CDs光捕获能力和优异的电荷/能量转移特性，不仅增加了AuAg NCs可见光的吸收, 还促进CDs@AuAg NCs载流子的产生与分离，从而大大提高了ROS的产量和光催化杀菌效率。

要点二：光催化产生的ROS通过破坏细菌的细胞膜的形式，影响细菌代谢，达到杀灭细菌的目的。结果表明，CDs@AuAg NCs光催化杀菌率可达99.999%，其中H2O2起到了重要的作用，杀菌贡献全部ROS杀菌的48%。

图文导读

图1：(a) AIE特征AuAg NCs的紫外可见吸收光谱（黑色实线）、激发光谱（红色曲线）、发射光谱（蓝色曲线）。(b) AuAg NCs 的TEM图像和尺寸分布直方图。(c)蓝光 CD 的紫外-可见吸收（黑色实线）、激发（红色曲线）和发射（蓝色曲线）光谱。(d) CDs的TEM图像和尺寸分布直方图。

图2: (a) CDs@AuAg NCs的紫外可见吸收光（黑色实线）、激发光谱（红色曲线）、发射光谱（蓝色曲线）。(b) CDs@AuAg NCs 的TEM图(c) CDs@AuAg NCs的FTIR光谱。

图3: 在可见光照明或黑暗条件下金黄色葡萄球菌(a)和大肠杆菌(b)在AuAg NCs、CDs、CDs@AuAg NCs和水（作为对照）的存在细菌菌落生长情况。 (c)金黄色葡萄球菌和 (d)革兰氏阴性大肠杆菌在可见光照明或黑暗条件下用AuAg NCs、CDs、CDs@AuAg NCs 和水（作为对照）处理的杀菌效率。

图4: CDs@AuAg NCs(a)固体紫外可见光吸收光谱，(b) 接枝不同浓度AuAg NCs的CDs@AuAg NCs的荧光光谱，(c) CDs@AuAg NCs的荧光寿命。

图5: (a)在可见光照明或黑暗条件下AuAg NCs、CDs和CDs@AuAg NCs诱导大肠杆菌胞内ROS的生成量， (b)不同ROS对细菌失活的具体贡献。大肠杆菌(c-d)和金黄色葡萄球菌(e-f)在CDs@AuAg NCs存在下，可见光照射40 min处理前后的SEM图像。

结论

本工作通过简单的EDC/NHS交联，成功地开发了一种广谱高效的可见光驱动抗菌剂，CDs与AuAg NCs的共轭不仅可以增强可见光吸收，还可以通过电荷/能量转移促进载流子的产生/分离，从而在可见光照射下产生大量的活性氧(ROS)来杀灭细菌。 因此，CDs@AuAg NCs通过产生的ROS对细胞膜的氧化破坏，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出很强的光动力抗菌性能。此外，CDs@AuAg NCs有着优异的生物相容性、良好的光稳定性和光动力抗菌活性，因此可用于长期抗菌应用。本研究为新型抗菌剂的研究提供了一个很好的思路。

全文链接：https://doi.org/10.1039/D2NR01550A

参考文献：Naiwei Liu, Yichun Wang, Ziping Wang, Qiuxia He, Yong Liu, Xinyue Dou, Zhengmao Yin, Yang Li ,Haiguang Zhu*, Xun Yuan*.Conjugating AIE-featured AuAg nanoclusters with highly luminescent carbon dots for improved visible-light-driven antibacterial activity.

Nanoscale, 2022, DOI:10.1039/D2NR01550A