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Advanced Functional Materials:具有抗菌性能的太阳光敏等离子共振纳米材料
Laura Marín-Caba, Gusavo Bodel / 2021-11-14     阅读次数:36

 

 

【文章概述】

微生物造成的感染是威胁全球公共健康的重要原因。通过光催化材料产生活性氧(ROS)杀菌是一种非常有吸引力的抗菌策略。二氧化钛(TiO2)是其中一种优良的光催化材料,然而这种半导体较宽的能带隙限制其只能在紫外光谱区发挥作用。因此,新型的能够在更宽光谱内(太阳光、可见光)发挥光催化抗菌性能的材料亟待开发。

【成果简介】

西班牙维戈大学的研究团队开发了一种由TiO2纳米颗粒和具有等离子体震荡效应的金纳米棒(AuNRs)组成的新型太阳光敏催化涂料。这种复合材料在模拟太阳光照射下展示出很强的抗菌性能。而且,在体外环境和细菌体内进行测试,两种复合物都在光照条件下导致绿色荧光蛋白(GFP)的失活,这是首次证明具等离子体震荡效应的光催化材料可以导致细胞内蛋白失活。此项研究为开发在可见光谱内高效杀菌的抗菌材料提供了新的思路,该材料符合奇材馆理念,后续开发值得期待!

【图文导图】

1光敏复合材料的合成策略。

a)在二氧化硅(SiO2)颗粒上覆盖碳纳米管(CNTs),然后依次沉积金纳米棒(AuNRs)和二氧化钛纳米颗粒(TiO2NPs)。

b)通过滴涂法制备具有纳米结构的光敏复合物薄膜。

2第一行是具有不同结构的用以做为复合物骨架的三种材料的TEM图像,分别为硅纳米颗粒(SNP),钛纳米丝(TiNW),覆盖碳纳米管的硅纳米颗粒(CNT-SNP)。

第二行是三种材料涂上AuNR后的TEM图像。

第三行是继续沉积TiO2NPs后的TEM图像。右侧为红外消光光谱TiNW@AuNR@TiO2复合物的光谱。

3a)三种材料在光照条件下降解罗丹明BRhB)。

b-c)在模拟太阳光350-2400 nm光照条件下纳米薄膜材料产生(b)OH·(c)1O2的效果。

4在无光照(Dark)和光照条件(350-2400 nm波长)下,大肠杆菌E. coli在不同光敏材料上生长表达GFP的情况。

5aSEM图像展示E. coli分别在CNT-SNP@AuNR@TiO2TiNW@AuNR@TiO2复合物上生长的情况,内插图展示了细菌在无光照条件下细胞的完整性和在光照条件下细胞膜的损伤。

bE. coli在模拟太阳光350-2400 nm(红色柱)和无光照条件(黑色柱)4h后的存活率。

【奇材馆点评】

本研究制备了太阳光敏的AuNR@TiO2基复合物,在可见光和近红外光谱下有强光催化活性和抗菌性能。不同的复合物均能通过光催化降解染料RhB和产生活性氧ROS。在溶液中TiNW@AuNR@TiO2复合物去除RhB效果最佳,而作为涂层薄膜时,CNT-SNP@AuNR@TiO2复合物降解RhB和产生OH· 的速率最高,产生1O2的速率相似。CNT-SNP@AuNR@TiO2TiNW@AuNR@TiO2复合物都能使绿色荧光蛋白失活。实验结果为开发太阳光敏的抗菌涂层提供了新的途径。

【论文信息】

Sunlight-sensitive plasmonic nanostructured composites as photocatalytic coating with antibacterial properties

Advanced Functional MaterialsIF=18.808

Pub Date : 2021.8.11

DOI:  10.1002/adfm.202105807

Laura Marín-Caba, Gusavo Bodelón, Yoel Negrín-Montecelo, Miguel A. Correa-Duarte

Universidade de Vigo, Vigo, 36310 Spain

 

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