铂单原子功能化的二维Al-TCPP金属-有机框架纳米片用于增强光动力抗菌治疗

何世央 储丹丹 庞志鑫 杜雨航 王嘉怡 陈雨鸿 苏雨蒙 秦建华 潘湘蓉 周战 李景果 马录芳 谭超良

引用本文: 何世央, 储丹丹, 庞志鑫, 杜雨航, 王嘉怡, 陈雨鸿, 苏雨蒙, 秦建华, 潘湘蓉, 周战, 李景果, 马录芳, 谭超良. 铂单原子功能化的二维Al-TCPP金属-有机框架纳米片用于增强光动力抗菌治疗[J]. 物理化学学报, 2025, 41(5): 100046. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100046 shu
Citation:  Shiyang He, Dandan Chu, Zhixin Pang, Yuhang Du, Jiayi Wang, Yuhong Chen, Yumeng Su, Jianhua Qin, Xiangrong Pan, Zhan Zhou, Jingguo Li, Lufang Ma, Chaoliang Tan. Pt Single-Atom-Functionalized 2D Al-TCPP MOF Nanosheets for Enhanced Photodynamic Antimicrobial Therapy[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2025, 41(5): 100046. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100046 shu

铂单原子功能化的二维Al-TCPP金属-有机框架纳米片用于增强光动力抗菌治疗

    通讯作者: 周战, zhouzhan@lynu.edu.cn; 李景果, lijingguo@zzu.edu.cn; 马录芳, mazhuxp@126.com; 谭超良, cltan@hku.hk; chaoltan@cityu.edu.hk
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 52102348

    国家自然科学基金 22271130

    国家自然科学基金 52173143

    河南省高校科技创新人才 23HASTIT016

    河南省自然科学基金 242300421018

    谭超良感谢国家优秀青年科学基金(港澳) 52122002

摘要: 面对由病原微生物感染引发疾病所带来的紧迫挑战,开发新型且高效的抗菌策略已成为当务之急。尽管光动力治疗在抗菌治疗领域已得到广泛应用,但在精确调控光敏剂结构以实现高效光动力性能方面仍存在一定的挑战。本文中,我们将铂单原子(SAs)锚定在二维(2D) Al-TCPP金属-有机框架(Pt/Al-TCPP)纳米片上,并将其用作光敏剂增强活性氧(ROS)的产生,实现高效的光动力抗菌治疗。通过将Pt SAs锚定到2D Al-TCPP纳米片上,我们不仅改善了Pt SAs的分散性和稳定性,还利用了MOF晶体多孔结构与Pt SAs之间的协同作用,优化了光子功能和光捕获能力。这种结构增强了Pt SAs与卟啉连接体之间的桥接单元,促进了光照下的高效电荷转移和分离,从而增强ROS的产生。同时,除了Pt SAs的固有光动力性能之外,它的存在还能增加氧气的吸附、加速电子转移、促进电荷分离,从而提高其光动力产生ROS的效率。因此,与Al-TCPP相比,Pt/Al-TCPP光敏剂在660 nm激光照射下显示出更高的ROS生成效率。体外和体内实验均表明,在激光照射下,较低剂量的Pt/Al-TCPP纳米片能够在较短时间内有效杀灭细菌并促进伤口愈合。本研究结果为抗菌策略的开发提供了新视角,并展示了Pt/Al-TCPP纳米片作为高效伤口愈合治疗剂的潜力。

English

    1. [1]

      Lin, H.; Yang, C.; Luo, Y.; Ge, M.; Shen, H.; Zhang, X. ; Shi, J. ACS Nano 2022, 16, 5943. doi: 10.1021/acsnano.1c11132

    2. [2]

      Bian, Y.; Zhao, K.; Hu, T.; Tan, C.; Liang, R.; Weng, X. Adv. Sci. 2024, 11, 2403791. doi: 10.1002/advs.202403791

    3. [3]

      Hu, T.; Gu, Z.; Williams, G.; Strimaite, M.; Zha, J.; Zhou, Z.; Zhang, X.; Tan, C.; Liang, R. Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 6126. doi: 10.1039/d2cs00236a

    4. [4]

      Wang, W.; Cui, Y.; Wei, X.; Zang, Y.; Chen, X.; Cheng, L.; Wang, X. ACS Nano 2024, 18, 15845. doi: 10.1021/acsnano.4c02825

    5. [5]

      赵信硕, 邱海燕, 邵依, 王攀捷, 余石龙, 李海, 周郁斌, 周战, 马录芳, 谭超良. 物理化学学报, 2023, 39, 2211043. doi: 10.3866/PKU.WHXB202211043Zhao, X.; Qiu, H.; Shao, Y.; Wang, P.; Yu, S.; Li, H.; Zhou, Y.; Zhou, Z.; Ma, L.; Tan, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2211043. doi: 10.3866/PKU.WHXB202211043

    6. [6]

      Li, X.; Zhao, X.; Chu, D.; Zhu, X.; Xue, B.; Chen, H.; Zhou, Z.; Li, J. Surf. Interfaces 2022, 33, 102247. doi: 10.1016/j.surfin.2022.102247

    7. [7]

      Yang, Y.; Liang, H.; Tang, C.; Cheng, Y.; Cheng, L. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2313454. doi: 10.1002/adfm.202313454

    8. [8]

      Zhu, D.; Lu, Y.; Yang, S.; Hu, T.; Tan, C.; Liang, R.; Wang, Y. Adv. Sci. 2024, 11, 2401064. doi: 10.1002/advs.202401064

    9. [9]

      Huang, X.; Cheng, S.; Yang, X.; Pei, Z.; Cui, X.; Hou, G.; Yang, N.; Han, Z.; Chen, Y.; Cheng, Y.; et al. Nano Today 2024, 57, 102400. doi: 10.1016/j.nantod.2024.102400

    10. [10]

      Zhang, Y.; Zhang, N.; Xing, J.; Sun, Y.; Jin, X.; Shen, C.; Cheng, L.; Wang, Y.; Wang, X. Biomaterials 2024, 311, 122675. doi: 10.1016/j.biomaterials.2024.122675

    11. [11]

      Hu, T.; Zhou, Z.; Zha, J.; Williams, G.; Wu, Z.; Zhao, W.; Shen, W.; Li, H.; Weng, X.; Liang, R.; et al. Fundam. Res. 2024, 4, 926. doi: 10.1016/j.fmre.2022.06.001

    12. [12]

      Wei, K.; Wu, Y.; Zheng, X.; Ouyang, L.; Ma, G.; Ji, C.; Yin, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202404395. doi: 10.1002/anie.202404395

    13. [13]

      Zhao, X.; He, X.; Hou, A.; Cheng, C.; Wang, X.; Yue, Y.; Pei, C.; Liu, B.; Li, H.; Shen, J.; et al. Inorg. Chem. 2022, 61, 9328. doi: 10.1021/acs.inorgchem.2c01091

    14. [14]

      Hou, A.; Du, Y.; Su, Y.; Pang, Z.; Liu, S.; Xian, S.; Zhao, X.; Ma, L.; Liu, B.; Wu, H.; et al. ACS Appl. Nano Mater. 2024, 7, 10998. doi: 10.1021/acsanm.4c02067

    15. [15]

      Dang, L.; Zheng, J.; Zhang, J.; Chen, T.; Chai, Y.; Fu, H.; Aznarez, F.; Liu, S.; Li, D.; Ma, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202406552. doi: 10.1002/anie.202406552

    16. [16]

      Zhou, Z.; Li, X.; Hu, T.; Xue, B.; Chen, H.; Ma, L.; Liang, R.; Tan, C. Adv. NanoBiomed Res. 2022, 2, 2200065. doi: 10.1002/anbr.202200065

    17. [17]

      Zhao, Y.; Chai, Y.; Chen, T.; Zheng, J.; Li, T.; Aznarez, F.; Dang, L.; Ma, L. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 109298. doi: 10.1016/j.cclet.2023.109298

    18. [18]

      Zhou, Z.; Wang, Y.; Peng, F.; Meng, F.; Zha, J.; Ma, L.; Du, Y.; Peng, N.; Ma, L.; Zhang, Q.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202115939. doi: 10.1002/anie.202115939

    19. [19]

      Li, B.; Chu, D.; Cui, H.; Li, Z.; Zhou, Z.; Tan, C.; Li, J. SmartMat 2023, 4, e1243. doi: 10.1002/smm2.1243

    20. [20]

      Shen, W.; Hu, T.; Liu, X.; Zha, J.; Meng, F.; Wu, Z.; Cui, Z.; Yang, Y.; Li, H.; Zhang, Q.; et al. Nat. Commun. 2022, 13, 3384. doi: 10.1038/s41467-022-31106-9

    21. [21]

      Xue, B.; Geng, X.; Cui, H.; Chen, H.; Wu, Z.; Chen, H.; Li, H.; Zhou, Z.; Zhao, M.; Tan, C.; et al. Chin. Chem. Lett. 2023, 34, 108140. doi: 10.1016/j.cclet.2023.108140

    22. [22]

      Xu, D.; Lin, H.; Qiu, W.; Ge, M.; Chen, Z.; Wu, C.; You, Y.; Lu, X.; Wei, C.; Liu, J.; et al. Biomaterials 2021, 278, 121172. doi: 10.1016/j.biomaterials.2021.121172

    23. [23]

      Li, Z.; Zhang, J.; Tian, X.; Yang, S.; Chen, S.; Zhou, H.; Yang, X. Chem. Sci. 2022, 13, 9381. doi: 10.1039/d2sc02662g

    24. [24]

      He, L.; Brasino, M.; Mao, C.; Cho, S.; Park, W.; Goodwin, A.; Cha, J. Small 2017, 13, 1700504. doi: 10.1002/smll.201700504

    25. [25]

      Zhen, W.; Kang, D.; Fan, Y.; Wang, Z.; Germanas, T.; Nash, G.; Shen, Q.; Leech, R.; Li, J.; Engel, G.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16609. doi: 10.1021/jacs.4c03519

    26. [26]

      Ma, A.; Chen, H.; Cui, Y.; Luo, Z.; Liang, R.; Wu, Z.; Chen, Z.; Yin, T.; Ni, J.; Zheng, M.; et al. Small 2019, 15, 1804028. doi: 10.1002/smll.201804028

    27. [27]

      Lu, X.; Zhang, K.; Niu, X.; Ren, D.; Zhou, Z.; Dang, L.; Fu, H.; Tan, C.; Ma, L.; Zang, S. Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 6694. doi: 10.1039/D3CS01026K

    28. [28]

      Zhao, Y.; Wu, D.; Qiao, Y.; Yang, G.; Ma, L.; Wang, Y. Inorg. Chem. Front. 2024, 11, 2071. doi: 10.1039/d3qi02527f

    29. [29]

      Yang, X.; Zhang, J.; Tian, X.; Qin, J.; Zhang, X.; Ma, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202216699. doi: 10.1002/anie.202216699

    30. [30]

      Gao, P.; Zhang, K.; Ren, D.; Liu, H.; Zhang, H.; Fu, H.; Ma, L.; Li, D. Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2300105. doi: 10.1002/adfm.202300105

    31. [31]

      Wu, Q.; Li, A.; He, R.; Wu, Y.; Hou, L.; Yang, G.; Zhang, W.; Wang, Y. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 108639. doi: 10.1016/j.cclet.2023.108639

    32. [32]

      赖可溱, 李丰彦, 李宁, 高旸钦, 戈磊. 物理化学学报, 2024, 40, 2304018. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304018Lai, K.; Li, F.; Li, N.; Gao, Y.; Ge, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40, 2304018. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304018

    33. [33]

      Qin, J.; Xiao, Z.; Xu, P.; Li, Z.; Lu, X.; Yang, X.; Lu, W.; Ma, L.; Li, D. Inorg. Chem. 2022, 61, 13234. doi: 10.1021/acs.inorgchem.2c01517

    34. [34]

      Li, J.; Song, S.; Meng, J.; Tan, L.; Liu, X.; Zheng, Y.; Li, Z.; Yeung, K.; Cui, Z.; Liang, Y.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 15427. doi: 10.1021/jacs.1c07875

    35. [35]

      Tang, Q.; Feng, L.; Li, Z.; Wu, S.; Zhang, L.; Sun, Q.; Wu, M.; Zou, J. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 109454. doi: 10.1016/j.cclet.2023.109454

    36. [36]

      He, W.; Hu, J.; Cui, Y.; Li, J.; Si, Y.; Wang, S.; Zhao, Y.; Zhou, Z.; Ma, L.; Zang, S. Natl. Sci. Rev. 2024, 11, nwae174. doi: 10.1093/nsr/nwae174

    37. [37]

      朱锐杰, 康磊磊, 李林, 潘晓丽, 王华, 苏杨, 李广亿, 程鸿魁, 李仁贵, 刘晓艳, 等. 物理化学学报, 2024, 40, 2303003. doi: 10.3866/PKU.WHXB202303003Zhu, R.; Kang, L.; Li, L.; Pan, X.; Wang, H.; Su, Y.; Li, G.; Cheng, H.; Li, R.; Liu, X.; et al. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40, 2303003. doi: 10.3866/PKU.WHXB202303003

    38. [38]

      He, W.; Zhou, Z.; Han, Z.; Li, S.; Zhou, Z.; Ma, L.; Zang, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 8505. doi: 10.1002/anie.202100006

    39. [39]

      Wang, X.; Kang, Z.; Wang, D.; Zhao, Y.; Xiang, X.; Shang, H.; Zhang, B. Nano Energy 2024, 121, 109268. doi: 10.1016/j.nanoen.2024.109268

    40. [40]

      Wang, B.; Chen, S.; Zhang, Z.; Wang, D. SmartMat 2022, 3, 84. doi: 10.1002/smm2.1101

    41. [41]

      Kim, J.; Wu, S.; Zdrazil, L.; Denisov, N.; Schmuki, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202319255. doi: 10.1002/anie.202319255

    42. [42]

      Yao, S.; Zhang, X.; Zhou, W.; Gao, R.; Xu, W.; Ye, Y.; Lin, L.; Wen, X.; Liu, P.; Chen. B.; et al. Science 2017, 357, 389. doi: 10.1126/science.aah4321

    43. [43]

      Chang, J.; Hülsey, M.; Wang, S.; Li, M.; Ma, X.; Yan, N. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218265. doi: 10.1002/anie.202218265

    44. [44]

      Zhou, J.; Xu, D.; Tian, G.; He, Q.; Zhang, X.; Liao, J.; Mei, L.; Chen, L.; Gao, L.; Zhao, L.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 4279. doi: 10.1021/jacs.2c13597

    45. [45]

      Le, X.; Nguyen, N.; Lee, W.; Yang, Y.; Choi, H.; Youn, Y. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2401893. doi: 10.1002/adfm.202401893

    46. [46]

      Feng, G.; Huang, H.; Zhang, M.; Wu, Z.; Sun, D.; Chen, Q.; Yang, D.; Zheng, Y.; Chen, Y.; Jing, X. Adv. Sci. 2023, 10, 2302579. doi: 10.1002/advs.202302579

    47. [47]

      Yin, Y.; Ge, X.; Ouyang, J.; Na, N. Nat. Commun. 2024, 15, 2954. doi: 10.1038/s41467-024-46987-1

    48. [48]

      Wang, L.; Qu, X.; Zhao, Y.; Weng, Y.; Waterhouse, G.; Yan, H.; Guan, S.; Zhou, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 35228. doi: 10.1021/acsami.9b11238

    49. [49]

      Feng, X.; Lei, J.; Ma, L.; Ouyang, Q.; Zeng, Y.; Liang, H.; Lei, C.; Li, G.; Tan, L.; Liu, X.; et al. Small 2022, 18, 2105775. doi: 10.1002/smll.202105775

    50. [50]

      Wang, D.; Wang, J.; Gao, X.; Ding, H.; Yang, M.; He, Z.; Xie, J.; Zhang, Z.; Huang, H.; Nie, G.; et al. Adv. Mater. 2024, 36, 2310033. doi: 10.1002/adma.202310033

    51. [51]

      Zhou, Z.; Wang, T.; Hu, T.; Xu, H.; Cui, L.; Xue, B.; Zhao, X.; Pan, X.; Yu, S.; Li, H.; et al. Adv. Mater. 2024, 36, 2311002. doi: 10.1002/adma.202311002

    52. [52]

      Zhou, Z.; Wang, T.; Hu, T.; Cheng, C.; Yu, S.; Li, H.; Liu, S.; Ma, L.; Zhao, M.; Liang, R.; et al. Mater. Chem. Front. 2023, 7, 1684. doi: 10.1039/d2qm01333a

    53. [53]

      Fateeva, A.; Chater, P.; Ireland, C.; Tahir, A.; Khimyak, Y.; Wiper, P.; Darwent, J.; Rosseinsky, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7440. doi: 10.1002/anie.201202471

    54. [54]

      Fang, X.; Shang, Q.; Wang, Y.; Jiao, L.; Yao, T.; Li, Y.; Zhang, Q.; Luo, Y.; Jiang, H. Adv. Mater. 2018, 30, 1705112. doi: 10.1002/adma.201705112

    55. [55]

      Oshida, K.; Yuan, K.; Yamazaki, Y.; Tsukimura, R.; Nishio, H.; Nomoto, K.; Miura, H.; Shishido, T.; Jin, X.; Nozaki, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202403092. doi: 10.1002/anie.202403092

    56. [56]

      Zhang, S.; Li, Y.; Ding, C.; Niu, Y.; Zhang, Y.; Yang, B.; Li, G.; Wang, J.; Ma, Z.; Yu, L. Small Struct. 2023, 4, 2200115. doi: 10.1002/sstr.202200115

    57. [57]

      Xu, T.; Zhao, H.; Zheng, H.; Zhang, P. Chem. Eng. J. 2020, 385, 123832. doi: 10.1016/j.cej.2019.123832

    58. [58]

      Jin, L.; Yan, S.; Du, M.; Zhang, J.; Wu, N.; Liu, G.; Chen, H.; Yuan, C.; Qin, A.; Liu, X. J. Colloid Interface Sci. 2024, 662, 183. doi: 10.1016/j.jcis.2024.02.049

    59. [59]

      Xu, T.; Zheng, H.; Zhang, P. J. Hazard. Mater. 2020, 388, 121746. doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121746

    60. [60]

      Guan, G.; Zheng, S.; Xia, M.; Li, K.; Ouyang, Y.; Yang, G.; Yang, Q. Chem. Eng. J. 2023, 464, 142530. doi: 10.1016/j.cej.2023.142530

    61. [61]

      Zhou, R.; Lv, W.; Li, B.; Yu, B.; Zhang, S.; Zhou, Y.; Liu, S.; Zhao, Q. Sci. China Chem. 2024, 67, 604. doi: 10.1007/s11426-023-1836-y

    62. [62]

      Chen, Y.; Wang, Z.; Wang, H.; Lu, J.; Yu, S.; Jiang, H. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2035. doi: 10.1021/jacs.6b12074

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  41
  • HTML全文浏览量:  3
文章相关
  • 发布日期:  2025-05-15
  • 收稿日期:  2024-08-06
  • 接受日期:  2024-09-20
  • 修回日期:  2024-09-18
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章