植入物相關(guān)的繼發(fā)感染是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的臨床問題。聲動(dòng)力療法(SDT)在繼發(fā)生物膜感染的非手術(shù)治療領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有聲敏系統(tǒng)的低效性仍會(huì)導(dǎo)致SDT的應(yīng)用受到很大的限制。受到超材料的啟發(fā)，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所劉宣勇研究員和上海交通大學(xué)鄭元義教授提出了一種超界面異質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，以提高SDT的效率。
本文要點(diǎn)：
（1）超界面異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠放大異質(zhì)界面的固有特性?；诖?，研究者在鈦種植體上構(gòu)建了TiO2/Ti2O3/垂直石墨烯超界面異質(zhì)結(jié)構(gòu)膜。研究發(fā)現(xiàn)，該超界面異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠在低強(qiáng)度超聲的作用下表現(xiàn)出優(yōu)異的聲動(dòng)力和聲熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)。此外，研究者也揭示了超界面對(duì)于電子聚集和分離的調(diào)節(jié)機(jī)制。
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，協(xié)同的聲動(dòng)力/溫和聲溫治療能夠破壞生物膜感染(對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌率為99.99%，對(duì)大腸桿菌的抗菌率為99.54%)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，該種植體的骨整合性能得到了顯著的提高。綜上所述，該研究開發(fā)的超界面異質(zhì)結(jié)構(gòu)膜能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)通過調(diào)控電子傳遞以提高催化性能的異質(zhì)界面奠定基礎(chǔ)，其在應(yīng)對(duì)繼發(fā)性生物膜感染方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
Shiwei Guan. et al. Metainterface Heterostructure Enhances Sonodynamic Therapy for Disrupting Secondary Biofilms. ACS Nano. 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c02605
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c02605
