纳米酶因其在化学动力治疗(CDT)中的酶样活性而被认为是一种很有前途的抗菌药物。然而，开发新的纳米酶系统来实现刺激反应，高效的纳米酶催化和多模态协同增强仍然是一个挑战。在这项工作中，研究提出了一种近红外等离子体增强纳米酶催化和光热性能的有效抗菌应用。通过在Ti3C2 MXene上负载金属有机框架(MOF)纳米酶，成功制备了具有近红外等离子体增强CDT和PTT性能的Ti3C2 MXene/ fe -MOF复合材料(MXM)。通过激活能(Ea)、电化学阻抗谱(EIS)、x射线光电子能谱(XPS)、荧光分析实验和有限元模拟，较好地解释了近红外诱导局部表面等离子体共振(LSPR)增强CDT和PTT的机理。结果表明，MXene纳米片具有近红外等离子激子，产生的热电子可以转移到fe - mof表面，促进了Fenton反应，增强了CDT。而LSPR制备的MXene的光热加热也能提高fe - mof在近红外辐射下的CDT。体外和体内实验结果均表明，lspr诱导的MXM系统具有良好的抗菌性能，能促进血管生成和胶原沉积，加速创面愈合。因此，MXM杂交种具有高生物相容性和LSPR参与协同增强CDT/PTT治疗多药耐药(MDR)细菌感染和促进伤口愈合的替代和有效的抗菌平台。

创新点

1. 利用Ti3C2 MXene的LSPR效应,通过热载流子转移激活Fe-MOFs纳米酶的活性中心Fe原子,促进Fenton反应,实现了NIR激发下酶促反应速率提高2倍。

2. 通过活化能、电化学阻抗、原位X射线光电子能谱和荧光分析等验证了MXene与Fe-MOFs之间的相互作用机制和LSPR增强酶促反应的机制,系统阐明了LSPR激发下MXM的增强酶促活性和协同增效机制。

3. 通过体外和体内实验验证了MXM材料在NIR激发下对MRSA的协同杀菌作用,并可促进血管新生和胶原蛋白沉积,加速创面愈合。

4. MXM材料为多药耐药菌治疗提供了一种新型的替代策略,利用Ti3C2的LSPR效应实现了MOFs纳米酶的NIR响应和活性调控,提供了一种简单高效的抗菌策略。

5. 利用MXene的LSPR效应调控MOFs纳米酶的酶促活性和产生热量实现光热/酶促疗法的协同增效,为纳米酶的活性调控提供了新的思路。

6. 该策略不仅为抗菌治疗提供了新思路,也可促进创面愈合,为临床治疗和转化应用提供参考。

                                                                                                    图1.MXM杂交种的协同抗菌治疗示意图

                                                                                               图2.T3C2 MXene、Fe-MOFs和MXM杂种的制备工艺

                                                                                                    图3.LiF/HCl蚀刻后层状Ti3C2的SEM图像

                                                        图4.MXene+H2O2、Fe-MOFs+H2O2和MXM杂交体+过氧化氢催化氧化TMB的紫外-可见吸收光谱

                                                                                                 图5.MXM杂种在808nm照射下的光热性能示意图

                                                                                                  图6.在NIR辐照下，MXM杂种的抗菌机制示意图

                                                                   图7.大肠杆菌、?MRSA和C.白色念珠菌在不同样品下无NIR照射和无NIR照射的扫描电镜图像

                                                                                                 图8.MRSA感染的烧伤创面模型体内创面愈合过程图

                                                                                                       图9.在第7天，创面愈合试验的免疫荧光染色

      综上所述，研究提出了一种有效的近红外等离子体增强纳米酶催化和光热性能的策略。因此，成功开发了具有近红外等离子体增强CDT和PTT性能的Ti3C2 MXene/ fe - mof复合材料(MXM)，用于协同抗菌应用。在该体系中，MXene纳米片在NIR辐照（808 nm）下表现出显著的LSPR性能，从而产生了有效的PTT效应。将生成的热电子注入Fe-MOFs中，激活中心Fe原子，将Fe3+转化为Fe2+，大大促进了芬顿反应和抗菌作用。通过电化学技术、原位x射线光电子能谱（XPS）和有限元模拟，可以很好地解释了MXM的LSPR增强光动力学和光热机理。通过LSPR诱导的协同PTT/CDT介导，显著促进了OH的生成，并通过热电子转移提高了CDT。增强的CDT显著增加了微生物细胞膜的通透性和对热的敏感性。此外，MXM杂交种具有可忽略不计的毒性和良好的生物相容性。体外和体内研究表明，MXM杂种具有突出的抗菌特性，可促进血管生成和胶原沉积，从而加速伤口愈合。MXM杂交提供了一种具有高生物相容性的替代有效抗菌平台，LSPR涉及协同增强PTT/CDT，为治疗多药耐药（MDR）细菌感染和促进伤口愈合提供了一个有前途的策略。