圖1 a：NIR-II光響應(yīng)的Cu2MoS4納米材料殺死細(xì)菌的示意圖。 a）制備Cu2MoS4納米材料（CMS NPs）,，b）NIR-II光增強(qiáng)了CMS NPs的雙重酶催化活性,，可在體外清除耐藥的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，c）CMS NPs用于治療耐藥性金黃色葡萄球菌的體內(nèi)感染,。

耐藥細(xì)菌正在不斷成為威脅人類健康的因素之一,。因?yàn)槿鄙儆行У目股刂委煟?/span>每年約有70萬(wàn)人次死于耐藥細(xì)菌感染。因此,，迫切需要有效替代抗生素的策略來(lái)對(duì)抗耐藥細(xì)菌感染,。

基于納米酶的催化作用被認(rèn)為是具有潛在抗菌特性的一種治療策略。納米酶能在某些條件下,，激發(fā)出活性氧（ROS）而殺死細(xì)菌,。

Cu2MoS4（CMS）是具有強(qiáng)催化活性的三元硫族化物,，在紅外二區(qū)NIR-II有強(qiáng)吸收性,，具有作為紅外二區(qū)NIR-II光響應(yīng)納米催化劑的潛力。首先,，作者制備CMS并將其做成CMS NPs（圖1 a）,。

首先，作者制備出合適大小的CMS NPs,，通過測(cè)定,，其平均大小約為28 nm（圖1 a），厚度約為12 nm（圖1 b）,。此外,，作者對(duì)納米材料構(gòu)像分析，發(fā)現(xiàn)其各元素在納米材料中均勻分布（圖1 d）,。

圖1：CMS NPs的表征,。a）TEM圖像，b）AFM圖像和c）CMS NPs的HRTEM圖像,。d）CMS NPs的HAADF‐STEM圖像和Cu,，Mo和S的元素映射圖像，比例尺為20 nm,。e）CMS NPs的XRD圖譜,。CMS NPs中f）Cu 2p，g）Mo 3d和h）S 2p的原子軌道分析圖,。i）CMS NPs的FT-IR光譜,。

隨后，作者測(cè)定了CMS NPs的光學(xué)特性。CMS NPs的吸收光譜從紫外區(qū)一直延伸到NIR-II 區(qū)（圖2 a）,。在有紅外二區(qū)NIR-II激光照射下,，CMS NPs的水溶液可在10 min時(shí)迅速升溫到39.3℃，表現(xiàn)良好的光熱性和穩(wěn)定性（圖2 b,，2 c）,。同時(shí),，在紅外二區(qū)NIR-II激光激發(fā)下,，CMS NPs具有良好的類氧化酶特性并可以產(chǎn)生H2O2（圖2 d，2 e,，2 f）,。不僅如此，紅外二區(qū)NIR-II激光還能增強(qiáng)CMS NPs的類過氧化酶特性（圖2 g）,。

圖2：CMS NPs的光學(xué)特性,，光熱特性和類酶性質(zhì)。a）不同濃度CMS NPs溶液的UV-vis-NIR吸收光譜,，b）在NIR-II（1064 nm,，1 W cm-2）下的光熱曲線。c）在NIR-II激光照射（1064 nm,，1 W cm-2）下,，CMS NPs水溶液（40 µg mL-1）的重復(fù)加熱/冷卻曲線。d）以AA為底物時(shí),，測(cè)定CMS NPs的類氧化酶特性,。e）谷胱甘肽與不同濃度的CMS NPs孵育后，測(cè)定其損失率,。f）CMS NPs的NIR-II光增強(qiáng)類氧化酶特性,。g）以TMB為底物時(shí)，測(cè)定CMS NPs的類過氧化酶特性,。h）測(cè)定三組溶液中•OH生成的量（單獨(dú)使用H2O2,，H2O2 +CMS NPs，以TA作為熒光指示劑）,。i）NIR-II激光能增強(qiáng)CMS NPs的類過氧化酶特性,。

接下來(lái)作者做了CMS NPs對(duì)耐藥細(xì)菌體外抑制的實(shí)驗(yàn)。在沒有紅外二區(qū)NIR-II激光時(shí),，隨著CMS NPs濃度提升,，會(huì)對(duì)耐藥的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。同時(shí),，給予紅外二區(qū)NIR-II激光照射后,，兩株細(xì)菌生長(zhǎng)性能會(huì)更大幅度被抑制（圖3 a，3 b，3 c,，3 d）,。經(jīng)過CMS NPs孵育后的細(xì)菌形態(tài)出現(xiàn)不完整，破碎的改變,，紅外二區(qū)NIR-II激光照射會(huì)增大耐藥菌的形態(tài)改變（圖3 e,，3 f）。作者還發(fā)現(xiàn),，CMS NPs是通過增加體系中的ROS含量來(lái)抑制細(xì)菌活性,，同時(shí)這種抑制特性與溫度的升高關(guān)聯(lián)性并不大（圖3 g，3 h,，3 i,，3 j）。

圖3：CMS NPs的體外抗菌活性,。在有無(wú)NIR-II激光照射（1064 nm,，1 W cm-2）和不同濃度（0、5,、10,、20和40μg mL-1）處理的a）耐藥性大腸桿菌和b）耐藥性金黃色葡萄球菌的菌落照片。CMS NPs（0,、5,、10、20和40 µg mL-1）與c）耐藥性大腸桿菌和d）金黃色葡萄球菌共孵育后的殺菌效率,。e）耐藥性大腸桿菌和f）耐藥性金黃色葡萄球菌在生理鹽水（對(duì)照）和CMS NPs分散液（40 µg mL-1）的SEM圖像,，比例尺，1 µm,。在NIR-II激光照射（1 W cm-2）下作用10分鐘,，分別使用g）H2O2清除劑（過氧化氫酶）和h）•OH清除劑（異丙醇），計(jì)算CMS NPs對(duì)耐藥性大腸桿菌的殺菌效率,。i）評(píng)估CMS NPs處理后的耐藥性大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)ROS水平,。j）高溫對(duì)CMS NPs抑制耐藥性大腸桿菌活性的影響。（均值±SD,，n = 3,，** p <0.01，*** p <0.001和**** p <0.0001）,。

接下來(lái),，作者探究了CMS NPs潛在的治療作用。首先,，作者建立了小鼠金黃色葡萄球菌感染模型（圖4 a）,。在感染部位注射CMS NPs（4 mg Kg-1）后,，使用紅外二區(qū)NIR-II激光照射（1064 nm，1 W cm-2）5分鐘,，注射區(qū)溫度升高17℃,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對(duì)照組（圖4 b，4 c）,。在治療16天后,，治療組癥狀消失，與對(duì)照組形成顯著差異（圖4 d-4 h）,。這表明CMS NPs具有良好的治療細(xì)菌感染的能力,。

圖 4：CMS NPs的體內(nèi)抗菌研究。a）CMS NPs的治療過程,。經(jīng)CMS NPs 和鹽水處理的小鼠皮下膿腫區(qū)的b）紅外熱圖像和c）溫度變化,。d）在治療后第0,、8和16天,，小鼠的皮下膿腫照片。e）治療后小鼠的病變區(qū)域大小,。治療后第16天不同組感染區(qū)域細(xì)菌菌落f）照片和g）菌量分析（均值±SD,，n = 3，** p <0.01）,。h）在治療后第16天經(jīng)過不同處理后的感染組織H＆E染色結(jié)果,，比例尺為100 µm。

結(jié)論：作者開發(fā)了一種具有雙重酶性,、光熱性的新型紅外二區(qū)NIR-II光響應(yīng)的抗菌納米酶CMS NPs,。在紅外二區(qū)NIR-II激光照射下，其具有良好的光熱性能,，同時(shí)可以產(chǎn)生大量的ROS,。在體外能夠?qū)δ退幮源竽c桿菌和金黃色葡萄球菌產(chǎn)生殺傷。在治療小鼠耐藥性金黃色葡萄球菌感染時(shí),，CMS NPs能夠有效減少炎癥,，治療感染，具有作為有效抗菌劑的潛力,。

文章來(lái)源：Jingyang Shan, et al. Cu2MoS4 Nanozyme with NIR‐II Light Enhanced Catalytic Activity for Efficient Eradication of Multidrug‐Resistant Bacteria. Small, 2020.

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