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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(dòng)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(bào)道研究人員設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)了超過2倍的CFU計(jì)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(shí)，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(dòng)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(shí)，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(dú)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(shí)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(dòng)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(dòng)具有重要意義。

2024年2月17日，Advanced Healthcare Materials報(bào)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(gè)問題。

研究人員利用兩步陽極氧化工藝制備了一種獨(dú)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(jì)的雙層二氧化鈦納米管提高了材料的反應(yīng)性，并在短時(shí)間內(nèi)提供了廣泛的藥物裝載平臺(tái)。與此同時(shí)，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(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)通過上調(diào)Wnt/β-catenin和MAPK信號(hào)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(shí)驗(yàn)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(gè)階段。糖尿病創(chuàng)面和潰瘍難以愈合是目前臨床實(shí)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(bào)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(duì)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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先豐納米

二氧化鈦材料匯總