Small:缺陷使量子点产生不依赖光照的高效杀菌性质

细菌引起的感染是临床炎症的主要原因,严重威胁人类的健康。抗生素的发明和应用使得我们进入了近一个世纪的感染控制时期,但抗生素的广泛应用也促使细菌逐渐进化出相应的耐药性,使得现有抗生素的效力逐渐减弱。以眼科炎症治疗为例,目前细菌性角膜炎仅能采用莫西沙星等抗生素进行治疗,然而莫西沙星自21世纪初开始上市以来,仅仅20年不到的时间就已在全球观察到莫西沙星耐药菌株,并且数量依然在持续上升。因此迫切需要开发新型的杀菌药物来解决日益严重的耐药菌感染问题。

山东大学研究团队采用离子辐照技术改性过渡族金属硫化物(XS2 X=Mo/W)量子点,使其产生不依赖光照的高效杀菌性质,并尝试将其用于治疗耐药菌引起的眼部炎症。离子辐照过程中,XS2顶层的硫原子被溅射产生缺陷结构(硫空位),该结构使XS2量子点具有强氧化性。在常温暗光情况下,20分钟内WS2-0.1 量子点(140µg/mL)对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S aureus)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的灭菌率可达99.9%以上。他们基于WS2-0.1量子点的电荷转移能力,探讨了其抗菌机理。一方面,缺陷产生更多的表面电子态,促使量子点表面电荷输运量增加;另一方面,微生物膜(费米面较高,类似n型半导体)与WS2-y量子点(费米面较低,类似p型半导体)的物理接触形成类p-n节,仅允许单向电子输运(细胞膜→量子点),因此WS2-y量子点表现出强烈的不依赖活性氧的氧化应激性质。

本研究表明,离子束辐照缺陷可以对量子点进行改性,使其产生新的杀菌性质,为开发新型纳米药物提供了新的思路。相关论文在线发表在Small ( DOI:10.1002/smll.202004677)上,并于当期Inside Front Cover做简要介绍。