综述:双功能材料(催化剂与吸附剂)作为创新可持续路径协同应对医疗健康(抗菌、抗真菌、抗病毒、抗氧化及抗癌特性)与水污染治理

【字体: 时间:2025年06月30日 来源:Journal of Environmental Chemical Engineering 7.4

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  这篇综述系统探讨了纳米材料(NPs)与金属有机框架(MOFs)在医疗健康和环境治理中的双重应用价值。作者指出,光催化剂、吸附剂等多功能纳米材料通过靶向递送和污染物降解机制,可同步解决癌症治疗(如靶向CDK2基因)与水污染(如重金属/染料去除)的全球性挑战,为跨学科研究提供了创新范式。

  

癌症的细胞机制与治疗困境

癌症的本质在于细胞周期调控失常,其中CDK2等基因的异常激活导致细胞增殖失控。传统化疗虽广泛使用,却因非特异性攻击引发严重副作用。纳米技术的出现为精准治疗带来转机——纳米颗粒(NPs)通过增强渗透滞留效应(EPR)靶向肿瘤血管,其尺寸依赖性穿透能力显著提升药物递送效率。

纳米医学的革命性突破

金属有机框架(MOFs)因其可调孔隙结构和超高比表面积,成为载药系统的理想选择。例如钴基MOFs(Co2+-BTC)不仅能负载抗癌药物,还可通过光动力作用产生活性氧(ROS)杀伤肿瘤细胞。更令人振奋的是,这些材料在近红外光激发下可实现时空可控的药物释放,将正常组织损伤降至最低。

环境与健康的双重博弈

受污染水体中的重金属(如砷、镉)和偶氮染料被证实与肝癌、膀胱癌密切相关。纳米吸附剂凭借表面官能团(-OH、-COOH)可高效捕获这些致癌物,而Ag/TiO2复合光催化剂在紫外光下既能降解有机污染物,又可破坏微生物DNA结构,实现"一材双效"。

耐药菌的纳米级克星

面对"超级细菌"的威胁,纳米银(AgNPs)通过多重机制突破耐药屏障:一方面其表面正电荷破坏细菌膜电位,另一方面释放的Ag+离子干扰微生物代谢酶系统。值得注意的是,某些MOFs还能协同增强抗生素作用,使MRSA的抑菌效率提升8倍。

未来展望:跨界融合的智能材料

智能响应型纳米材料正成为研究热点,如pH敏感型MOFs可在肿瘤微环境(pH 6.5-7.0)中特异性释药。而将CRISPR-Cas9基因编辑系统与金纳米棒(AuNRs)结合,有望实现致癌基因的精准调控。这种"治疗-净化"一体化策略,或将重新定义公共卫生干预的范式。

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