近期，中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员和任劲松研究员团队在国际权威杂志Small上发表CeO2修饰的金属有机框架纳米酶抗菌相关研究，题为“Depriving Bacterial Adhesion-Related Molecule to Inhibit Biofilm Formation Using CeO2-Decorated Metal-Organic Frameworks”，DOI：10.1002/smll.201902522

        细菌引起的传染病是对全世界人类健康的严重威胁。特别是，细菌的耐药性降低了治疗效果并导致高死亡率。细菌生物膜的形成是耐药性的原因之一。在生物膜中，微生物被包裹在细胞外聚合物质（EPS）中，其作为强大的屏障以保护它们免受人体免疫系统和化学抗微生物剂的攻击。生物膜形成包括初始细菌粘附，随后发育和最终成熟。最近，已经实施了许多策略来根除生物膜。然而，生物膜的不完全去除可能导致浮游细菌的释放和生物膜的重新形成，导致慢性感染。此外，在生物膜形成开始和感染症状之间的时期，将发生医学并发症，这需要额外的临床治疗和护理。细菌在基质表面上的初始粘附是生物膜形成和可逆过程的第一步。在此阶段，由于缺乏对成熟细菌生物膜的保护，细菌抗性较弱。在形成厚EPS之前处理生物膜感染仅需要小剂量的抗菌剂持续较短的持续时间。因此，抑制生物膜形成是面对细菌耐药性的有希望的途径之一。

        首先，合成了基于Zr（IV）的卟啉MOF纳米颗粒（PCN-224）。在卟啉MOF的表面上装饰了许多微小的CeO2纳米颗粒，通过原位还原形成典型的核心@壳上层结构。卟啉MOF NPs能够阻止CeO2 NPs的过度聚集。存在于混合价态（Ce3 +和Ce4 +）的纳米纤维可以与ATP的腺嘌呤部分和三磷酸酯基团配位。细菌产生的外部ATP可被CeO2纳米颗粒夺走，破坏细菌的初始粘附。此外，MOF @ CeO2 NPs可以在光照下产生细胞毒性ROS以破坏浮游细菌。总之，纳米平台可以有效地抑制生物膜形成。

        该工作首次开发了一种使用CeO2修饰的卟啉基MOF抑制生物膜形成的新策略。细胞粘附相关分子外部ATP可以通过ATP和镧系离子之间的强相互作用被CeO2 NP抢夺，从而破坏细菌在基质表面上的初始粘附。浮游细菌可被MOF产生的细胞毒性ROS破坏。ATP剥夺和ROS产生的协同作用在体外和体内具有优异的抑制生物膜形成的能力。该系统在实际应用中表现出良好的生物相容性和可忽略的毒性。预计该工作将为设计灵活有效的生物膜抑制系统提供新的方向。

来源：生化分析与生物传感器（Bio-sensors)