纳米二氧化钛（TiO2）

是一种重要的功能性半导体材料，迄今已广泛应用于电子、化工、环保等领域。值得注意的是，TiO2纳米粒子能够在光激活过程中产生细胞毒性活性氧(ROS)，在抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化和药物输送等生物医学领域受到关注。

本期小丰整理了3篇TiO2纳米粒子在抗菌领域的应用进展，一起看下~

Advanced Functional Materials

TiO2纳米颗粒增强感染性生物膜的多模式破坏

超声动力疗法（SDT）是在声敏剂存在的条件下，通过局部超声产生大量的活性氧（ROS），从而起到良好的杀灭细菌的效果。然而，由于细菌生物膜的紧密保护，阻碍了 ROS 的杀菌功效。

2024年6月28日，Advanced Functional Materials报道研究人员设计了一种不对称的镀银Ag并负载L-精氨酸（LA）的介孔二氧化钛（TiO2）纳米粒子Ag-TiO2-LA，以构建超声波驱动的纳米马达渗透到生物膜深处，达到根除细菌的目的。

研究发现，Ag-TiO2-LA Janus纳米粒子在超声波激活后表现出强大的自驱力，可深入生物膜基质，并通过改善SDT效果来增强局部生物膜破坏。Ag层作为电子受体降低了Ti-O的结合能，从而促进了TiO2向Ag的电子转移，增强了SDT效应。SDT激活后产生的ROS促使LA释放一氧化氮，驱动纳米马达更深地穿透生物膜并有效根除，在5分钟内实现了超过2倍的CFU计数减少。

此外，Ag的加入不仅拓宽了TiO2的吸收光谱，还在808nm近红外激光激发下赋予了光热功能。使用皮下脓肿模型的体内评估显示，当采用超声波和近红外联合照射时，Ag-TiO2-LA Janus纳米粒子造成了显著的CFU降低，超过1.7 logs。

Ag-TiO2-LA纳米马达将TiO2的声动力学潜力与Ag的光热特性结合在一起，形成了一种多功能抗菌剂，在受到近红外和超声波双重刺激时，能够高效穿透生物膜，产生协同抗菌效果。

这种结构独特的创新型纳米粒子可有效抗击细菌生物膜，并加速生物膜的形成。

文献名称：Nitric Oxide‐Actuated Titanium Dioxide Janus Nanoparticles for Enhanced Multimodal Disruption of Infectious Biofilms

DOI:10.1002/adfm.202407626

Advanced Healthcare Materials

肉桂酸负载二氧化钛纳米管实现对钛植入物的改性

骨科假体是各种终末期骨科疾病的最终治疗方案。然而，无菌性松动和化脓性感染仍然是与这些器械相关的主要并发症，找到一种有效的方法来减轻骨科植入物的无菌性和败血性松动具有重要意义。

2024年2月17日，Advanced Healthcare Materials报道研究人员构建了一种负载肉桂醛的分层二氧化钛纳米管给药系统，用于钛植入物的表面改性，有望改善这个问题。

研究人员利用两步阳极氧化工艺制备了一种独特的分层TiO2纳米管结构，并成功负载了肉桂醛。这种特殊设计的双层二氧化钛纳米管提高了材料的反应性，并在短时间内提供了广泛的药物装载平台。与此同时，肉桂醛的加入增强了支架的骨整合性能（促进骨形成和抑制骨吸收）、抗炎能力和抗菌性能。

体外实验表明，该系统通过上调Wnt/β-catenin和MAPK信号通路促进成骨。此外还能抑制破骨细胞的形成，降低巨噬细胞介导的炎症反应，减少金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的增殖。体内实验表明，该材料可增强股骨缺损大鼠模型的骨整合，有效的增强了大鼠皮下植入模型的抗菌和抗炎特性。

该方法显著提高了钛种植体表面的生物活性，形成了一种多功能的生物相容性材料，能够促进骨生成，抑制骨吸收，发挥抗炎作用，并显示抗菌特性。

这种修饰为改善植入物的表面性能提供了一种简单有效的方法。

文献名称：Multifunctional Prosthesis Surface: Modification of Titanium with Cinnamaldehyde-Loaded Hierarchical Titanium Dioxide Nanotubes

DOI:10.1002/adhm.202303374

Bioactive Materials

TiO2基复合水凝胶促进皮肤伤口愈合

皮肤伤口愈合过程是重要而复杂的，涉及止血、炎症、细胞增殖和组织再生等多个阶段。糖尿病创面和溃疡难以愈合是目前临床实践中最具挑战性的并发症之一，甚至可能导致坏疽、截肢等。

2024年1月3日，Bioactive Materials报道了研究人员通过有机和无机活性物质的结合，制备了一种新的复合水凝胶敷料，可有效促进皮肤伤口愈合。

该团队制备的复合水凝胶敷料（CMCS-CEBT）由羧甲基壳聚糖(CMCS)、负载外泌体的壳聚糖纳米颗粒(CS-NPs)、生物活性玻璃(BG)和二氧化钛(TiO2)组成。

壳聚糖 (CS) 具有优异的生物相容性，可加速细胞迁移、粘附和增殖。生物活性玻璃 (BG) 和二氧化钛 (TiO2) 纳米粒子释放的离子表现出持续的血管生成和抗菌效力。

体外分析表明，该水凝胶具有良好的细胞兼容性，能刺激内皮细胞粘附和增殖，并具有抗炎、血管生成和抗菌活性。在体内，复合水凝胶敷料可加速伤口愈合，刺激血管生成，增加胶原沉积和抗炎因子的表达。

这种创新型复合水凝胶敷料利用生物活性材料，有望成为一种潜在的临床疗法，促进急性和慢性受损皮肤组织的再生。

文献名称：A bioactive composite hydrogel dressing that promotes healing of both acute and chronic diabetic skin wounds

DOI:10.1016/j.bioactmat.2023.12.026

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