ZIF-67 衍生电催化剂实现细菌损伤过程中过氧化氢的原位电化学检测：开启抗菌研究新视角

细菌对抗菌剂产生耐药性，传统检测方法耗时且需专业设备。研究人员用 ZIF-67 衍生材料，开展细菌损伤时 H2O2的原位电化学检测研究。发现 700°C 的 Co-N-C 检测性能佳，该方法可用于其他细菌，为抗菌研究提供新途径。

　　在微生物的世界里，细菌与抗菌剂之间的 “战争” 从未停歇。随着时间推移，细菌逐渐对各种抗菌剂产生了抵抗力，这给抗菌研究带来了巨大挑战。传统的检测抗菌剂对细菌损伤的方法，如 serial dilution、PCR 和荧光检测等，不仅需要专门的设备，而且耗费时间，就像用笨重的工具去完成精细的工作，效率低下且不够精准。因此，寻找一种更简单、高效的实时检测方法迫在眉睫。

在这样的背景下，来自未知研究机构的研究人员开启了一项极具意义的研究。他们聚焦于细菌损伤过程中过氧化氢（H₂O₂）的检测，试图以此为突破口，开发出一种能快速评估抗菌材料抗菌能力的技术。该研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》上，为抗菌领域带来了新的曙光。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先通过溶剂热法制备 ZIF-67，并用 XRD、FT-IR、TGA 和 HR-TEM 等技术对其进行表征。对于作为电催化剂的煅烧材料，则利用 TEM 和 BET 表面积分析、XPS 以及拉曼光谱进行分析。同时，借助循环伏安法、计时电流法和差分脉冲伏安法来评估材料对 H₂O₂检测的电催化活性。

下面来看具体的研究结果：

• 材料结构表征：研究人员对不同温度煅烧的 ZIF-67 衍生碳材料进行 TEM 表征。发现 500°C 煅烧时，ZIF-67 形成了以核壳结构为主的形态，同时伴有一些空心结构，且核壳材料结晶度较高。600°C 时，Co 从核心释放，形成空心碳结构和 Co 颗粒。到 700°C，空心结构展开成层状结构，形成含有 Co 聚集颗粒的 Co-N-C 结构。
• H₂O₂检测性能：研究发现材料对 H₂O₂检测的活性与结构形状密切相关。700°C 的 Co-N-C 表现更为出色，在磷酸盐缓冲液中，其检测限（LOD）低至 1.64 ppm（48 μM），定量限（LOQ）为 5.47 ppm。这表明该材料能够更灵敏地检测到 H₂O₂的存在。
• 原位电化学检测细菌损伤：研究人员将调整好浓度的大肠杆菌（E. coli）置于电化学池中，加入 ZIF-67 作为抗菌剂，进行 3 小时的原位电化学检测。结果证实，通过检测 H₂O₂可以追踪细菌的死亡情况。在 1.5 小时内，材料展现出显著的抗菌活性，之后电流下降。这一结果通过平板涂布法得到了进一步验证。此外，以金黄色葡萄球菌（S. Aureus）为革兰氏阳性菌进行的测试表明，该检测方法具有通用性，可扩展到其他细菌。

综合研究结果，研究人员得出结论：成功开发出 ZIF-67 衍生的碳材料，且煅烧温度对材料的结构特征起着关键作用。不同温度下形成的结构差异影响了材料对 H₂O₂的检测性能和抗菌活性。这种基于原位电化学检测 H₂O₂来评估抗菌活性的方法，为快速测定下一代抗菌材料的抗菌能力提供了一种简单且经济高效的技术手段。它就像一把精准的 “尺子”，能够更方便、快捷地衡量抗菌材料的性能，有助于加速新型抗菌材料的研发进程，对解决细菌耐药性问题具有重要的意义，为未来的抗菌研究开辟了新的方向。