背景介绍

细菌感染是全球健康面临的重大问题，每年影响数百万人。然而，近几十年来抗生素的滥用导致了许多耐药细菌的出现，对传统的抗生素治疗构成了重大挑战。因此，开发新型抗菌剂迫在眉睫。近年来，纳米酶因其耐久性、成本效益和易储存性而成为天然酶的有前途的替代品。其中，贵金属纳米酶因其制备简单、催化活性可调而被广泛应用于生物医学领域。这些纳米酶具有过氧化物酶的活性，能催化H₂O₂分解产生活性氧（ROS），从而抑制细菌的生长。然而，常见的铂（Pt）贵金属纳米酶活性仍然很低以及 Pt 资源短缺、成本高昂。Pt 基纳米酶的实际应用却受到了限制。为了解决这些难题，研究人员从多个角度对纳米材料的发展进行了研究，如组成、尺寸和形貌。其中，纳米酶的形貌能够极大影响材料的催化活性。具有高度开放性的中空纳米结构因其较大的表面体积比、孔隙率和内部空隙而在催化领域具有诸多优势。此外，将 Pt 与过渡金属铜（Cu）形成合金可减少铂的使用量并能提高催化性能。同时，多价态的 Cu 可促进自由基清除剂谷胱甘肽（GSH）的消耗和羟基自由基（*OH）的产生，从而有效抑制细菌。

成果简介

本研究的重点是探究了PtCu纳米晶体非常规结构转变方式及其作为抗菌剂的潜力。首先制备了PtCu六足枝晶（HDs），然后其通过边界生长转化为枝边框八面体（DFOs），最后通过内部生长为八面体。与其他两种结构相比，DFO中间态具有更高的类过氧化物酶活性和GSH消耗能力，归于大量的活性位点以及独特的中空结构所带来的高效传质通道。最后，验证了DFO作为抗菌剂的有效性，这项工作探究了晶体非常规生长方式对晶体结构的影响以及为酶催化活性和结构之间的关系提供了重要的见解。

图文导读

图1 HD、DFO 和 Octahedron 的合成以及DFO中间态的抗菌示意图。

图2 三种PtCu晶体的结构表征。

图3 三种PtCu晶体的类过氧化物酶性能。

图4 PtCu DFOs的抗菌性能。

作者简介

FaisalSaleem，教授，硕士生导师，现任职于南京工业大学柔性电子（未来技术）学院，主要从事低维金属基纳米材料的控制合成及其催化性能探究。先后承担了国家自然科学基金以及江苏省自然科学基金等国家和省级项目。相关研究工作以第一/通讯作者发表在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Small, and Adv. Sci.等学术期刊。

文章信息

Feng R, Hu J, Wang L, et al. PtCu dendroframe octahedrons: Enhancing peroxidase-like activity and antibacterial efficiency through structural evolution. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907064.