近红外触发CuO2 介导级联反应自供H2 O2 增强光热杀菌的研究

针对传统抗菌疗法依赖外源H2 O2 的局限性，研究人员开发了NIR响应的CuS/CuO2 级联纳米酶系统。该系统通过光热促进CuO2 分解产生内源性H2 O2 ，触发双催化路径（Fenton样反应和过氧化物酶活性），协同生成·OH自由基，实现对多重耐药菌的高效杀灭和生物膜抑制，为抗感染治疗提供了无外源依赖的协同策略。

　　

论文解读
细菌耐药性危机正威胁全球健康，预计2050年耐药感染死亡率将翻三倍。传统抗生素疗法面临失效风险，而新兴的光热疗法(PTT)和纳米酶催化疗法存在单模态效率低、依赖不稳定外源H₂
O₂
等问题。尤其过氧化氢的组织腐蚀性和快速分解特性，严重限制了临床转化。为此，中国研究人员在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》发表研究，通过水热法构建CuS/CuO₂
复合纳米酶系统，首次实现近红外(NIR)触发内源H₂
O₂
自供给与级联催化杀菌的协同效应。

研究采用水热合成法制备CuS/CuO₂
复合材料，通过FE-SEM、HRTEM和XRD表征其形貌与晶相结构。利用电子顺磁共振(EPR)检测·OH生成，通过平板计数法和结晶紫染色评估对大肠杆菌(E. coli)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的抗菌效果，并建立小鼠伤口感染模型验证体内疗效。

材料表征
FESEM显示复合材料由球形纳米颗粒不规则聚集而成，HRTEM证实存在CuS的(103)晶面（0.281 nm）和CuO₂
的(1,0,-1,1)晶面（0.25 nm）。XRD图谱中CuS的六方相特征峰与CuO₂
的立方相峰共存，证明成功合成双组分材料。

抗菌机制
NIR照射下，CuO₂
分解产生Cu²⁺
和H₂
O₂
，触发双重催化：1）Cu²⁺
通过Fenton样反应将H₂
O₂
转化为·OH；2）H₂
O₂
激活CuS的过氧化物酶活性，进一步强化·OH生成。EPR检测到典型·OH信号峰，证实其为关键杀菌因子。光热效应（808 nm）使局部温度升至50℃，不仅加速CuO₂
分解，还通过热效应直接破坏菌膜结构。

抗菌性能
100 μg/mL CuS/CuO₂
在NIR照射下对E. coli、S. aureus和MRSA的杀灭率均超过99%，并能有效抑制生物膜形成。相较于单一光热或催化处理，级联策略使抗菌效率提升3.8倍。体内实验显示，治疗组伤口在7天内基本愈合，且主要器官未见毒性反应。

结论与意义
该研究首创性地将CuO₂
的光热响应性与CuS的酶活性耦合，突破外源H₂
O₂
依赖的瓶颈。其自供给H₂
O₂
的特性解决了传统催化疗法组织相容性差的难题，而级联反应与PTT的协同使抗菌效率达到单模态治疗的4.6倍。这种“一石三鸟”策略（自供H₂
O₂
、级联催化和光热协同）为耐药菌感染治疗提供了新范式，尤其适用于慢性伤口和医疗器械相关感染防控。