病毒仿生Cu7S4/vSiO2/TA微马达用于局部细菌捕获与协同光热治疗的研究

本研究针对抗生素耐药性细菌感染日益严重的威胁，开发了一种具有病毒样粗糙表面的Cu7S4/vSiO2/TA微马达。该平台整合了Cu7S4纳米颗粒的高效NIR-II光热转换能力、vSiO2的病毒样结构增强细菌捕获能力以及单宁酸(TA)的靶向识别功能。研究结果表明，该微马达在近红外光驱动下能够主动靶向感染部位，实现对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的高效捕获(75.2%)和协同杀菌(100%消除率)，为局部细菌感染治疗提供了新型抗生素替代策略。

　　

随着全球范围内抗生素耐药性问题的日益严峻，传统抗菌策略面临巨大挑战。世界卫生组织已将多种细菌病原体列为重点防控对象，强调开发新型抗菌方法的紧迫性。在当前临床实践中，大剂量抗生素的使用不仅加速了耐药菌株的演化，还给患者带来沉重负担。在这一背景下，纳米材料光热治疗(Photothermal Therapy, PTT)因其远程可控、微创、组织穿透性强且不易诱发耐药性等优势，展现出巨大应用潜力。然而，传统光热制剂存在靶向性差、在感染部位富集不足等局限性，严重影响治疗效果并可能导致正常组织损伤。

为解决上述问题，广东工业大学研究团队在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》期刊上发表了一项创新性研究，开发了一种病毒仿生Cu₇S₄/vSiO₂/TA微马达平台。该研究巧妙地将仿生捕获、自主运动与光热转换三大功能集成于单一平台，实现了对细菌的主动靶向、高效捕获与协同杀灭。

研究人员采用单胶束外延生长和静电自组装技术构建了该多功能微马达。关键技术方法包括：通过水热法合成Cu₇S₄纳米颗粒作为光热核心；利用模板法构建具有纳米尖刺结构的病毒样二氧化硅(vSiO₂)外壳；通过静电作用自组装单宁酸(TA)涂层增强靶向识别能力。所有实验均使用标准菌株，包括革兰氏阳性菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌E. coli)。

材料表征

通过透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察显示，成功制备出具有病毒样粗糙表面的微球结构。X射线衍射(XRD)证实Cu₇S₄晶体结构完整。Zeta电位测试表明，Cu₇S₄/vSiO₂表面电位为-0.86 mV，而TA为+0.12 mV，这种电荷差异为静电自组装提供了基础。能谱分析(EDS)进一步验证了各元素的成功负载。

光热性能研究

在NIR-II照射(1064 nm，1.5 W/cm²)下，微马达溶液温度在8分钟内升至52.6°C，表现出优异的光热转换效率。值得注意的是，光热效应同时驱动了微马达的自推进运动，速度达到约12.3 μm/s，这种自主运动能力显著增强了其在生物环境中的主动靶向能力。

细菌捕获性能

病毒样表面结构显著提升了细菌捕获效率，对MRSA的捕获效率达到75.2%。TA修饰不仅增强了选择性捕获能力，还提高了材料的生物相容性。捕获机制涉及病毒样尖刺结构的物理锚定和TA的多价结合协同作用。

抗菌效果评估

体外抗菌实验显示，在0.5 mg/mL浓度下，微马达联合NIR照射可在8分钟内实现100%的MRSA杀灭。对革兰氏阴性菌E. coli的消除率也达到93.42%。抗菌机制包括光热消融、活性氧(ROS)生成(•OH和¹O₂)以及机械作用的协同效应。

体内治疗效果

在MRSA感染伤口模型中，该微马达展现出显著的治疗效果。组织切片分析显示，治疗组炎症反应明显减轻，上皮再生加速，证实了其促进伤口愈合的能力。

研究结论表明，病毒仿生Cu₇S₄/vSiO₂/TA微马达成功实现了细菌捕获与光热治疗的协同增效。其独特的设计克服了传统抗菌微马达在运动性与捕获能力之间的权衡问题。该平台不仅为局部细菌感染治疗提供了新型抗生素替代方案，还为多功能微纳米马达的设计提供了新思路。特别值得关注的是，该研究首次将病毒仿生拓扑结构、自主运动与光热转换三大功能集成于单一平台，标志着微纳米马达在生物医学应用领域的重要突破。未来，这种多功能平台有望拓展至其他感染性疾病治疗领域，具有广阔的临床应用前景。