西南交大魯雄/謝超鳴團隊：仿貽貝納米酶用于構(gòu)建抗菌導(dǎo)電粘附水凝膠
發(fā)布時間：2021-03-04 11:38:45 人氣：2151
納米酶，是一種兼具納米材料的特性和天然酶催化性能的人工模擬酶。相比于天然酶，納米酶具有穩(wěn)定性高、催化活性強、成本低等優(yōu)點，因此被廣泛用于疾病診斷、治療和生物傳感等領(lǐng)域。納米酶的氧化還原酶活性包括過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等。目前，對納米酶的設(shè)計大多集中在提高其酶催化活性，然而研發(fā)多功能納米酶并構(gòu)建生物材料來滿足不同環(huán)境下的需求是一項具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。
水凝膠，兼具人體組織的力學(xué)和生理學(xué)等特點，近年來被廣泛用于生物電子領(lǐng)域。但是，水凝膠生物電子與人體組織之間的界面結(jié)合是直接影響其性能的關(guān)鍵問題之一�，F(xiàn)在大部分生物電子設(shè)備需要外部輔助固定，容易造成與人體組織接觸不穩(wěn)定，導(dǎo)致信號失真的問題。因此，提高水凝膠與人體組織的粘附性，構(gòu)建穩(wěn)定的水凝膠生物電子與人體組織之間的界面，有利于提高生物電子的性能。
針對這些問題，近日，西南交通大學(xué)魯雄教授和謝超鳴副教授團隊設(shè)計開發(fā)了一種新型仿貽貝納米酶。該仿貽貝納米酶不僅具有天然酶的催化活性，而且還具有類似貽貝的粘附性能。利用仿貽貝納米酶，他們構(gòu)建了一種具有抗菌、導(dǎo)電、柔性和粘附性的多功能水凝膠，并用于生物電子。仿貽貝納米酶由天然多酚單寧酸（TA）螯合銀納米顆粒（Ag NPs）構(gòu)成。具有以下優(yōu)點：（1）利用其高效穩(wěn)定的過氧化物酶活性，仿貽貝納米酶可在無外界刺激下，如UV光照和熱引發(fā)，催化水水凝膠自成型；（2）仿貽貝納米酶通過其過氧化物酶活性催化H2O2產(chǎn)生ROS，結(jié)合Ag本身的抗菌性，為水凝膠提供了催化抗菌性能。（3）基于TA與Ag NPs之間的電子轉(zhuǎn)移，仿貽貝納米酶提供了大量多酚基團給水凝膠，加強了其組織粘附性、機械性和導(dǎo)電性，使水凝膠可在無外部輔助固定下穩(wěn)定檢測人體生理信號。
圖1. 仿貽貝納米酶（TA-Ag）催化機理。（a）仿貽貝納米酶通過其表面的電子轉(zhuǎn)移維持酚-醌氧化還原平衡。（b）仿貽貝納米酶催化水凝膠自成型。（c）仿貽貝納米酶賦予水凝膠催化抗菌性能。（d）仿貽貝納米酶賦予了水凝膠良好的機械性能、粘附性和導(dǎo)電性，可用于粘附人體皮膚檢測生理信號。
該工作以Mussel-inspired nanozyme catalyzed conductive and self-setting hydrogel for adhesive and antibacterial bioelectronics為題目發(fā)表于《Bioactive Materials》。論文共同第一作者為西南交通大學(xué)材料學(xué)院在讀博士賈占榮和在讀碩士呂炫漢。魯雄教授和謝超鳴副教授為共同通訊作者。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X21000451
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