西南交大魯雄/謝超鳴團隊：仿貽貝納米酶用于構建抗菌導電粘附水凝膠
納米酶，是一種兼具納米材料的特性和天然酶催化性能的人工模擬酶。相比于天然酶，納米酶具有穩定性高、催化活性強、成本低等優點，因此被廣泛用于疾病診斷、治療和生物傳感等領域。納米酶的氧化還原酶活性包括過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等。目前，對納米酶的設計大多集中在提高其酶催化活性，然而研發多功能納米酶并構建生物材料來滿足不同環境下的需求是一項具有挑戰的任務。
水凝膠，兼具人體組織的力學和生理學等特點，近年來被廣泛用于生物電子領域。但是，水凝膠生物電子與人體組織之間的界面結合是直接影響其性能的關鍵問題之一。現在大部分生物電子設備需要外部輔助固定，容易造成與人體組織接觸不穩定，導致信號失真的問題。因此，提高水凝膠與人體組織的粘附性，構建穩定的水凝膠生物電子與人體組織之間的界面，有利于提高生物電子的性能。
針對這些問題，近日，西南交通大學魯雄教授和謝超鳴副教授團隊設計開發了一種新型仿貽貝納米酶。該仿貽貝納米酶不僅具有天然酶的催化活性，而且還具有類似貽貝的粘附性能。利用仿貽貝納米酶，他們構建了一種具有抗菌、導電、柔性和粘附性的多功能水凝膠，并用于生物電子。仿貽貝納米酶由天然多酚單寧酸（TA）螯合銀納米顆粒（Ag NPs）構成。具有以下優點：（1）利用其高效穩定的過氧化物酶活性，仿貽貝納米酶可在無外界刺激下，如UV光照和熱引發，催化水水凝膠自成型；（2）仿貽貝納米酶通過其過氧化物酶活性催化H2O2產生ROS，結合Ag本身的抗菌性，為水凝膠提供了催化抗菌性能。（3）基于TA與Ag NPs之間的電子轉移，仿貽貝納米酶提供了大量多酚基團給水凝膠，加強了其組織粘附性、機械性和導電性，使水凝膠可在無外部輔助固定下穩定檢測人體生理信號。
圖1. 仿貽貝納米酶（TA-Ag）催化機理。（a）仿貽貝納米酶通過其表面的電子轉移維持酚-醌氧化還原平衡。（b）仿貽貝納米酶催化水凝膠自成型。（c）仿貽貝納米酶賦予水凝膠催化抗菌性能。（d）仿貽貝納米酶賦予了水凝膠良好的機械性能、粘附性和導電性，可用于粘附人體皮膚檢測生理信號。
該工作以Mussel-inspired nanozyme catalyzed conductive and self-setting hydrogel for adhesive and antibacterial bioelectronics為題目發表于《Bioactive Materials》。論文共同第一作者為西南交通大學材料學院在讀博士賈占榮和在讀碩士呂炫漢。魯雄教授和謝超鳴副教授為共同通訊作者。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X21000451
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