原子层沉积引导二氧化钛纳米管内铂纳米棒生长实现温和光热抗菌及增强成纤维细胞响应

这篇研究通过原子层沉积（ALD）技术将空心铂纳米棒（PtNRs）嵌入二氧化钛纳米管（TNTs）中，构建了兼具抗菌与促软组织整合的双功能平台（PtNR@TNT）。该结构在温和近红外（NIR，0.5 W cm-2）照射下通过光热（PTT）/光动力（PDT）协同作用实现99%细菌杀灭，同时促进人牙龈成纤维细胞（HGFs）黏附、迁移及胶原合成基因（COL-1）表达，为种植体穿龈区表面改性提供了创新策略。

　　

材料制备与表征

通过原子层沉积（ALD）技术在二氧化钛纳米管（TNTs）内壁精准沉积空心铂纳米棒（PtNRs），形成PtNR@TNT复合结构。扫描电镜（SEM）显示PtNRs均匀分布于TNTs内壁，纳米管直径从100 nm降至80 nm，但表面粗糙度（Sq≈0.224 μm）与亲水性（接触角27°）未受显著影响。透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）证实Pt以化学键形式稳定结合，12周降解实验表明铂释放量低于50 μg L^-1，符合生物安全标准。

光热性能优化

紫外-可见-近红外光谱显示PtNR@TNT在700-900 nm波段吸收显著增强，光热转换效率达47.81%（TNT仅为22.56%）。在0.5 W cm^-2的808 nm近红外（NIR）照射下，平台温度稳定维持在42-45°C，5次循环后性能无衰减，满足温和光热治疗（mPTT）要求。

协同抗菌机制

针对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis），PtNR@TNT在mPTT条件下实现99.21%-99.73%杀菌率。活死染色与SEM显示细菌膜破裂，同时二氯二氢荧光素（DCFH-DA）检测证实活性氧（ROS）水平显著升高，表明光热/光动力协同作用。蛋白泄漏和乳酸脱氢酶（LDH）释放实验进一步验证了细菌膜完整性破坏。

细胞响应增强

人牙龈成纤维细胞（HGFs）在PtNR@TNT表面表现出更密集的丝状伪足和更大铺展面积。划痕实验显示NIR照射后细胞迁移速度提升1.8倍，qPCR检测到黏附相关基因（ITGβ1、VCL）和胶原合成基因（COL-1）表达上调。Western blot显示磷酸化黏着斑激酶（p-FAK/FAK）比值增加，提示整合素-细胞骨架信号通路激活。

临床转化潜力

该研究创新性地通过ALD技术实现纳米尺度金属-氧化物复合，解决了种植体表面抗菌/生物活性难以协同的难题。温和光热参数（<45°C）既避免组织损伤，又通过热增强膜通透性促进细胞行为。未来需进一步验证其在动物模型中的长期稳定性及对复杂口腔微生物群的抑制作用。