一石二鸟纳米颗粒用于光热敏检测和实时灭活细菌

　　第一作者： Xiaodong Lin
　　通讯作者： Xiaodong Lin,   Pan Zhang
　　通讯单位：珠海澳大科技研究院，天津科技大学，澳门大学，北京大学
　　研究速览
　　近期，Xiaodong Lin, Pan Zhang团队在Sensors and Actuators B: Chemical上发表了具有NIR响应性的Cu2-XSe@Van纳米颗粒用于光热敏感检测和实时灭活金黄色葡萄球菌的多功能纳米平台的文章。作者为了实现细菌的光热测定和高热灭活，合成了具有良好光热转化率的万古霉素修饰的近红外（NIR）响应性硒化铜纳米颗粒（Cu2-XSe@Van NPs）。Cu2-XSe@Van NPs可以捕获革兰氏阳性菌，如金黄色葡萄球菌的表面，形成Cu2-XSe@Van NPs/金黄色葡萄球菌的复合体。悬浮液（Cu2-XSe@Van NPs）和沉积物(Cu2-XSe@Van NPs/金黄色葡萄球菌)可以将NIR激光能量转化为一个热信号，在浓度低至6.0 CUF mL-1时，可以被热摄像机检测到。同时，在基于温度的信号检测过程中，局部温度升高可使金黄色葡萄球菌有效灭菌。抗菌效率最高可达99.53%。作者的这项策略不仅为细菌测定提供了一种敏感的POCT策略，而且同时实现了有效的细菌灭活。
　　要点分析
　　要点一，实验设计原理：  作者 通过合并光热测定法制备了一个高度集成的纳米平台 以及基于PPT的单一纳米材料中的细菌灭活活性。特别是光热Cu2-XSe NPs，具有体积小和分散的性质，是在室温下通过化学还原合成的。万古霉素（Van）专门捕获革兰氏阳性细菌的药剂，可以固定在Cu2-XSe的表面 制造一种具有光热和光热性能的多功能纳米材料（Cu2-XSe@Van NPs） 并且可以识别生物活性。
　　要点二，Cu2-XSe@Van NPs具有优异的性能：  Cu2-XSe@Van NPs不仅能捕获革兰氏阳性菌，比如金黄色葡萄球菌，但还具有优异的光热转换效率，将NIR能量转化为热疗。
　　图文导读
　　图1 .  (a-c) 制备的Cu2-XSe NPs的SEM图像，TEM图像及元素分布图。(d) Cu2-XSe@Van NPs的TEM图像。 (e) Cu2-XSe NPs和Cu2-XSe@Van NPs的UV-vis-NIR吸收光谱。 (f) Cu2-XSe NPs、Van和Cu2-XSe@Van NPs的zeta电势。
　　图2 . (a-b) 在不同浓度（20、40、100、200、200、400 μg mL-1）和Cu2-XSe NPs进行NIR照射0-5分钟的光热图像和温度图像。 (c) Cu2-XSe NPs悬浮液（400 μg mL-1）在808 nm激光照射下进行4次加热和冷却的光热稳定性。 (d) Cu2-XSe NPs和Cu2-XSe@Van NPs的光热温度。
　　图3.  (a-d) Cu2-XSe@Van NPs（100 μg mL-1）在不同激光照射时间、添加的Van浓度、不同pH条件和反应时间检测金黄色葡萄球菌的温度变化。
　　图4. ( a) 上清液温度与金黄色葡萄球菌对数浓度的线性关系如图所示。 (b) 沉积物温度与金黄色葡萄球菌对数浓度的线性关系如图所示。(c) Cu2-XSe@Van NPs在不同细菌存在下的悬液温度。 (d-g) 金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒杆菌和Cu2-XSe@Van NPs的混合物的SEM图像。
　　图5. ( a-d) 包含PBS、激光、Cu2-XSe@Van NPs和Cu2-XSe@Van NPs + NIR的不同处理下的荧光活/死染色图像、SEM图像、电镀计数和抗菌效率。
　　结论
　　综上所述，作者制备了一种多功能纳米平台，以实现NIR激光照射下的光热POCT和消除革兰氏阳性菌，主要结合了Cu2-XSe NPs的高光热转换效率和Van的选择性靶向能力。作者提出的Cu2-XSe@Van NPs完成了光热检测，同时实现对金黄色葡萄球菌的有效杀灭。在NIR照射下，金黄色葡萄球菌浓度的温度信号与对数呈良好的线性关系，范围为102~106 CFU mL-1。温度信号也可以作为热能传递给金黄色葡萄球菌以完成失活。同时，Cu2-XSe@Van NPs可以作为一种很有前途的抗菌剂，没有抗生素耐药性。
　　全文链接：  https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133475
　　参考文献：  Xiaodong Lin, Bergoi Ibarlucea, Tao Peng, Ren Shen, Peiyue Li and Pan Zhang, Two birds with one stone: a multifunctional nanoplatform for photothermal sensitive detection and real-time inactivation of Staphylococcus aureus with NIR responsive Cu2-XSe@Van NPs, Sensors and Actuators: B. Chemical, (2022), DOI: 10.1016/j.snb.2023.133475.