Cu 掺杂 TiO2多孔圆盘：开启抗菌与口腔溃疡治疗新篇章的光酶催化剂

面对细菌感染和抗生素耐药的全球难题，研究人员开展 Cu 掺杂 TiO2多孔圆盘作为光酶催化剂的研究。结果显示其抗菌效果显著，还能用于口腔溃疡治疗。该研究为抗菌及相关领域提供新思路，意义重大。

　　在当今世界，随着全球工业化进程的不断加速，环境污染问题愈发严峻。各种污染物如 pathogenic microorganisms（致病微生物）、antibiotic residues（抗生素残留）和 persistent toxic dyes（持久性有毒染料）大量涌现，严重破坏了生态系统的平衡。与此同时，抗生素耐药细菌的迅速传播更是雪上加霜，这些耐药菌就像一群难以对付的 “超级细菌”，在水处理系统、食品安全控制和医院感染管理等关键领域肆意横行，极大地威胁着人类的健康和生活环境。

在伤口愈合等生理过程中，耐药菌的存在也成为了一个棘手的问题。它们会在伤口处定植，引发顽固的感染，阻碍伤口的正常愈合，甚至可能引发全身性的并发症。因此，寻找有效的方法抑制耐药菌的活性，成为了科学界亟待解决的重要课题。

在此背景下，光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT）和纳米酶技术逐渐进入人们的视野。光动力疗法凭借其在生物安全性、时空可控性和环境可持续性等方面的优势，成为一种备受关注的绿色抗菌策略。它主要依靠光激发催化剂产生的活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS），如超氧自由基（?O₂^-）和羟基自由基（?OH），这些 ROS 具有强大的氧化能力，能够精准地破坏微生物的关键生物分子，从而达到杀灭病原体的目的，同时还能降解有机污染物。纳米酶作为一种具有特定催化功能的人工酶，也在抗击耐药菌感染中发挥着重要作用。它可以模拟过氧化物酶（Peroxidase，POD）和氧化酶（Oxidase，OXD）的催化活性，将内源性的 H₂O₂或 O?转化为高氧化性的 ROS，进而诱导细菌细胞膜脂质过氧化、蛋白质变性和 DNA 链断裂 。

然而，目前将光催化剂和纳米酶结合的协同系统研究还相对较少。为了填补这一研究空白，来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们通过合理设计，以 MIL-125 为结构前体，成功制备出了 Cu 掺杂的 TiO₂（Cu-TiO₂）多孔圆盘催化剂，将光催化活性与光激活的酶活性巧妙地结合在一起。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过水热合成法制备 MIL-125，再将其与 Cu²⁺溶液混合，经过搅拌、离心、冻干等一系列操作，最后通过控制煅烧实现 Cu 在 TiO₂晶格中的掺杂。利用 X 射线衍射（XRD）分析技术对合成样品的晶体结构进行表征。

在研究结果方面：

• 晶体结构分析：XRD 分析表明，TiO₂呈现出锐钛矿和金红石混合的晶体结构。在 Cu²⁺离子浸渍 MOF 前体后，合成的 CT-0.25 样品在晶体结构上发生了相应变化，不过文档未详细阐述具体变化情况。
• 抗菌效果研究：在 Xe 光照射下，优化后的 Cu-TiO₂展现出了卓越的抗菌功效。它能在 45 分钟内根除 99.7% 的氨苄青霉素耐药大肠杆菌（Ampicillin-Resistant Escherichia coli，AREC），60 分钟内消除 97.5% 的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus，MRSA） 。当与低浓度 H₂O₂结合并在光照条件下，Cu-TiO₂激活了光增强的类过氧化物酶活性，能够在 30 分钟内使 99.3% 的 MRSA 失活，效果远超传统光催化。
• 口腔溃疡治疗验证：研究人员将 Cu-TiO₂整合到水凝胶基质中，通过水凝胶介导的方式治疗口腔溃疡感染。实验结果证实，这种治疗方式能够加速伤口愈合，有效控制感染。

综合来看，该研究成功制备了 Cu 掺杂的 TiO₂纳米结构，实现了电子结构和表面反应性的双重优化。在光照下，CT-0.25 展现出了多种催化功能，包括有机污染物分解、光动力杀菌、光增强 POD 活性以及协同的光酶抗菌效果。这一研究成果发表在《Catalysis Today》上，为开发光响应性抗菌剂建立了新的范例。它为抗击生物医学和环境应用中的抗生素耐药感染提供了新的方向，有望通过 ROS 介导的多模式消毒机制，在未来的抗菌领域发挥重要作用，为解决全球抗生素耐药危机带来新的希望。