近年来，催化系统被认为是抗生素的良好替代品，因为它们具有良好的抗菌性和无细菌耐药性。与天然酶相比，纳米酶在恶劣的环境中更加稳定，为制造可设计的纳米酶工程提供了巨大的机会。基于各种纳米材料的纳米酶的催化机制一般可以概括为电子转移过程。电子转移在细菌的生理活动中也起着关键作用。细菌通过电子传输在细胞膜上呼吸。它为细胞的生长、增殖和维持提供能量。干扰细菌的电子传输可以增加细菌内ros的产生，从而阻碍细菌生长。
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近期，湖北大学刘想梅教授研究团队设计了一种具有快速、高效的自我杀灭细菌和伤口愈合性能的仿生纳米酶催化剂。通过原位还原反应，在pcn-222金属有机框架（mof）中掺入铋纳**子（bi nps），形成bi-pcn-222，一种界面肖特基异质结仿生纳米酶催化剂，可以**99.9%的金**葡萄球菌（s. a**eus）。上述研究结果以“self-driven electron transfer biomimetic enzymatic catalysis of bismuth-doped pcn-222 mof for rapid therapy of bacteria-infected wounds”发表在国际纳米材料学术期刊acs nano，刘想梅教授为通讯作者，第一作者为湖北大学硕士研究生吴丽花，罗月博士为**的共同一作。
scheme 1. schematic diagram of the antibacterial mechanism and promotion of cell proliferation and differentiation to promote wound healing.
由于zr的标准电极电位比bi的更负，所以bi nps掺杂可以通过自发的电子转移到pcn-222 mof中，从而赋予bi-pcn-222具有仿生氧化酶和过氧化物酶的酶活性。
scheme 2. mott?schottky plots of (a) pcn-222 and (b) 4 bi-pcn-222 and 8 bi-pcn-222. (c) schematic diagram of the spontaneous flow of electrons over the schottky barrier.
此外，由于pcn-222中加入了bi，其合适的氧化还原电位为电子流入细菌提供了充足的条件，从而在没有外源刺激或释放抑菌因子的情况下达到了很好的杀菌效果。
scheme 3. energy level diagram of pcn-222 and 8 bi-pcn-222. the light blue area indicates the range of the brp.
通过dft计算和实验数据表明bi-pcn-222与细菌膜上关键细胞色素c之间的电子转移，证明了bi-pcn-222通过细菌膜上的mtr通道流入细菌，扰乱了细菌呼吸链上其生命活动水的合成，进而atp合成受阻，细菌内部代谢紊乱，氧化应激增强。因此，细菌渗透性增加，有蛋白质外排。最后，细菌死亡。
scheme 4. schematic diagram of the electron transfer between bacteria and materials.
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https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10203
来源：biomed科技
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