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納米二氧化鈦（TiO2）

是一種重要的功能性半導(dǎo)體材料，迄今已廣泛應(yīng)用于電子、化工、環(huán)保等領(lǐng)域。值得注意的是，TiO2納米粒子能夠在光激活過程中產(chǎn)生細(xì)胞毒性活性氧(ROS)，在抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化和藥物輸送等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到關(guān)注。

本期小豐整理了3篇TiO2納米粒子在抗菌領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，一起看下~

Advanced Functional Materials

TiO2納米顆粒增強(qiáng)感染性生物膜的多模式破壞

超聲動力療法（SDT）是在聲敏劑存在的條件下，通過局部超聲產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），從而起到良好的殺滅細(xì)菌的效果。然而，由于細(xì)菌生物膜的緊密保護(hù)，阻礙了 ROS 的殺菌功效。

2024年6月28日，Advanced Functional Materials報道研究人員設(shè)計了一種不對稱的鍍銀Ag并負(fù)載L-精氨酸（LA）的介孔二氧化鈦（TiO2）納米粒子Ag-TiO2-LA，以構(gòu)建超聲波驅(qū)動的納米馬達(dá)滲透到生物膜深處，達(dá)到根除細(xì)菌的目的。

研究發(fā)現(xiàn)，Ag-TiO2-LA Janus納米粒子在超聲波激活后表現(xiàn)出強(qiáng)大的自驅(qū)力，可深入生物膜基質(zhì)，并通過改善SDT效果來增強(qiáng)局部生物膜破壞。Ag層作為電子受體降低了Ti-O的結(jié)合能，從而促進(jìn)了TiO2向Ag的電子轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了SDT效應(yīng)。SDT激活后產(chǎn)生的ROS促使LA釋放一氧化氮，驅(qū)動納米馬達(dá)更深地穿透生物膜并有效根除，在5分鐘內(nèi)實現(xiàn)了超過2倍的CFU計數(shù)減少。

此外，Ag的加入不僅拓寬了TiO2的吸收光譜，還在808nm近紅外激光激發(fā)下賦予了光熱功能。使用皮下膿腫模型的體內(nèi)評估顯示，當(dāng)采用超聲波和近紅外聯(lián)合照射時，Ag-TiO2-LA Janus納米粒子造成了顯著的CFU降低，超過1.7 logs。

Ag-TiO2-LA納米馬達(dá)將TiO2的聲動力學(xué)潛力與Ag的光熱特性結(jié)合在一起，形成了一種多功能抗菌劑，在受到近紅外和超聲波雙重刺激時，能夠高效穿透生物膜，產(chǎn)生協(xié)同抗菌效果。

這種結(jié)構(gòu)獨特的創(chuàng)新型納米粒子可有效抗擊細(xì)菌生物膜，并加速生物膜的形成。

文獻(xiàn)名稱：Nitric Oxide‐Actuated Titanium Dioxide Janus Nanoparticles for Enhanced Multimodal Disruption of Infectious Biofilms

DOI:10.1002/adfm.202407626

Advanced Healthcare Materials

肉桂酸負(fù)載二氧化鈦納米管實現(xiàn)對鈦植入物的改性

骨科假體是各種終末期骨科疾病的最終治療方案。然而，無菌性松動和化膿性感染仍然是與這些器械相關(guān)的主要并發(fā)癥，找到一種有效的方法來減輕骨科植入物的無菌性和敗血性松動具有重要意義。

2024年2月17日，Advanced Healthcare Materials報道研究人員構(gòu)建了一種負(fù)載肉桂醛的分層二氧化鈦納米管給藥系統(tǒng)，用于鈦植入物的表面改性，有望改善這個問題。

研究人員利用兩步陽極氧化工藝制備了一種獨特的分層TiO2納米管結(jié)構(gòu)，并成功負(fù)載了肉桂醛。這種特殊設(shè)計的雙層二氧化鈦納米管提高了材料的反應(yīng)性，并在短時間內(nèi)提供了廣泛的藥物裝載平臺。與此同時，肉桂醛的加入增強(qiáng)了支架的骨整合性能（促進(jìn)骨形成和抑制骨吸收）、抗炎能力和抗菌性能。

體外實驗表明，該系統(tǒng)通過上調(diào)Wnt/β-catenin和MAPK信號通路促進(jìn)成骨。此外還能抑制破骨細(xì)胞的形成，降低巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，減少金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的增殖。體內(nèi)實驗表明，該材料可增強(qiáng)股骨缺損大鼠模型的骨整合，有效的增強(qiáng)了大鼠皮下植入模型的抗菌和抗炎特性。

該方法顯著提高了鈦種植體表面的生物活性，形成了一種多功能的生物相容性材料，能夠促進(jìn)骨生成，抑制骨吸收，發(fā)揮抗炎作用，并顯示抗菌特性。

這種修飾為改善植入物的表面性能提供了一種簡單有效的方法。

文獻(xiàn)名稱：Multifunctional Prosthesis Surface: Modification of Titanium with Cinnamaldehyde-Loaded Hierarchical Titanium Dioxide Nanotubes

DOI:10.1002/adhm.202303374

Bioactive Materials

TiO2基復(fù)合水凝膠促進(jìn)皮膚傷口愈合

皮膚傷口愈合過程是重要而復(fù)雜的，涉及止血、炎癥、細(xì)胞增殖和組織再生等多個階段。糖尿病創(chuàng)面和潰瘍難以愈合是目前臨床實踐中最具挑戰(zhàn)性的并發(fā)癥之一，甚至可能導(dǎo)致壞疽、截肢等。

2024年1月3日，Bioactive Materials報道了研究人員通過有機(jī)和無機(jī)活性物質(zhì)的結(jié)合，制備了一種新的復(fù)合水凝膠敷料，可有效促進(jìn)皮膚傷口愈合。

該團(tuán)隊制備的復(fù)合水凝膠敷料（CMCS-CEBT）由羧甲基殼聚糖(CMCS)、負(fù)載外泌體的殼聚糖納米顆粒(CS-NPs)、生物活性玻璃(BG)和二氧化鈦(TiO2)組成。

殼聚糖 (CS) 具有優(yōu)異的生物相容性，可加速細(xì)胞遷移、粘附和增殖。生物活性玻璃 (BG) 和二氧化鈦 (TiO2) 納米粒子釋放的離子表現(xiàn)出持續(xù)的血管生成和抗菌效力。

體外分析表明，該水凝膠具有良好的細(xì)胞兼容性，能刺激內(nèi)皮細(xì)胞粘附和增殖，并具有抗炎、血管生成和抗菌活性。在體內(nèi)，復(fù)合水凝膠敷料可加速傷口愈合，刺激血管生成，增加膠原沉積和抗炎因子的表達(dá)。

這種創(chuàng)新型復(fù)合水凝膠敷料利用生物活性材料，有望成為一種潛在的臨床療法，促進(jìn)急性和慢性受損皮膚組織的再生。

文獻(xiàn)名稱：A bioactive composite hydrogel dressing that promotes healing of both acute and chronic diabetic skin wounds

DOI:10.1016/j.bioactmat.2023.12.026

先豐納米

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