Nanozymes for infectious biofilm control - a platinum single atom approach
Nano-enzymen voor de bestrijding van infectieuze biofilms - een platina-aanpak met één atoom
Biofilm-geassocieerde infecties zijn moeilijk te behandelen, omdat bacteriën in biofilms zijn ingebed in een zelf geproduceerde matrix die hen beschermt, waardoor bacteriën zeer resistent zijn tegen conventionele antimicrobiële therapieën.
Dit proefschrift van Qiaolan Shi onderzoekt hoe hybride nanozymen kunnen worden ontworpen als effectievere antimicrobiële katalysatoren, met bijzondere aandacht voor de rol van de grootte van platina (Pt) nanodeeltjes en het type draagmateriaal. Met mangaanoxide (MnO₂) en bismutoxyhalide (Bi₃O₄Br) als model voor dragermaterialen laat het onderzoek zien hoe verschillen in metaalgrootte en oppervlaktestructuur de katalytische prestaties, antibacteriële activiteit en biocompatibiliteit beïnvloeden. De resultaten tonen aan dat zowel enkelvoudige Pt-atomen als Pt-nanodeeltjes met een optimale grootte bacteriële biofilms effectief kunnen afdoden. De enkelvoudige Pt-atomen geladen op MnO₂-nanosheets maken bovendien de activering van lage concentraties waterstofperoxide mogelijk onder zure biofilmcondities. Pt-nanodeeltjes geladen op Bi₃O₄Br-nanosheets verbeteren de effectiviteit van antibiotische behandelingen en bevorderen de genezing van geïnfecteerde wonden.
Zuurstofvacatureconfiguraties worden geïdentificeerd als een bepalende factor of enkelvoudige Pt-atomen kunnen worden gestabiliseerd als enkelvoudige atomen of uitgroeien tot nanodeeltjes. Deze bevindingen bieden fundamenteel inzicht in het ontwerp van hybride nanozymen en ondersteunen de ontwikkeling van gerichte, effectieve en biocompatibele strategieën voor de bestrijding van biofilm-geassocieerde infecties.