图1 a：NIR-II光响应的Cu₂MoS₄纳米材料杀死细菌的示意图。 a）制备Cu₂MoS₄纳米材料（CMS NPs），b）NIR-II光增强了CMS NPs的双重酶催化活性，可在体外清除耐药的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，c）CMS NPs用于治疗耐药性金黄色葡萄球菌的体内感染。

耐药细菌正在不断成为威胁人类健康的因素之一。因为缺少有效的抗生素治疗，全球每年约有70万人次死于耐药细菌感染。因此，迫切需要有效替代抗生素的策略来对抗耐药细菌感染。

基于纳米酶的催化作用被认为是具有潜在抗菌特性的一种治疗策略。纳米酶能在某些条件下，激发出活性氧（ROS）而杀死细菌。

Cu2MoS4（CMS）是具有强催化活性的三元硫族化物，在红外二区NIR-II有强吸收性，具有作为红外二区NIR-II光响应纳米催化剂的潜力。首先，作者制备CMS并将其做成CMS NPs（图1 a）。

首先，作者制备出合适大小的CMS NPs，通过测定，其平均大小约为28 nm（图1 a），厚度约为12 nm（图1 b）。此外，作者对纳米材料构像分析，发现其各元素在纳米材料中均匀分布（图1 d）。

图1：CMS NPs的表征。a）TEM图像，b）AFM图像和c）CMS NPs的HRTEM图像。d）CMS NPs的HAADF‐STEM图像和Cu，Mo和S的元素映射图像，比例尺为20 nm。e）CMS NPs的XRD图谱。CMS NPs中f）Cu 2p，g）Mo 3d和h）S 2p的原子轨道分析图。i）CMS NPs的FT-IR光谱。

随后，作者测定了CMS NPs的光学特性。CMS NPs的吸收光谱从紫外区一直延伸到NIR-II 区（图2 a）。在有红外二区NIR-II激光照射下，CMS NPs的水溶液可在10 min时迅速升温到39.3℃，表现良好的光热性和稳定性（图2 b，2 c）。同时，在红外二区NIR-II激光激发下，CMS NPs具有良好的类氧化酶特性并可以产生H2O2（图2 d，2 e，2 f）。不仅如此，红外二区NIR-II激光还能增强CMS NPs的类过氧化酶特性（图2 g）。

图2：CMS NPs的光学特性，光热特性和类酶性质。a）不同浓度CMS NPs溶液的UV-vis-NIR吸收光谱，b）在NIR-II（1064 nm，1 W cm-2）下的光热曲线。c）在NIR-II激光照射（1064 nm，1 W cm-2）下，CMS NPs水溶液（40 µg mL-1）的重复加热/冷却曲线。d）以AA为底物时，测定CMS NPs的类氧化酶特性。e）谷胱甘肽与不同浓度的CMS NPs孵育后，测定其损失率。f）CMS NPs的NIR-II光增强类氧化酶特性。g）以TMB为底物时，测定CMS NPs的类过氧化酶特性。h）测定三组溶液中•OH生成的量（单独使用H2O2，H2O2 +CMS NPs，以TA作为荧光指示剂）。i）NIR-II激光能增强CMS NPs的类过氧化酶特性。

接下来作者做了CMS NPs对耐药细菌体外抑制的实验。在没有红外二区NIR-II激光时，随着CMS NPs浓度提升，会对耐药的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长产生抑制作用。同时，给予红外二区NIR-II激光照射后，两株细菌生长性能会更大幅度被抑制（图3 a，3 b，3 c，3 d）。经过CMS NPs孵育后的细菌形态出现不完整，破碎的改变，红外二区NIR-II激光照射会增大耐药菌的形态改变（图3 e，3 f）。作者还发现，CMS NPs是通过增加体系中的ROS含量来抑制细菌活性，同时这种抑制特性与温度的升高关联性并不大（图3 g，3 h，3 i，3 j）。

图3：CMS NPs的体外抗菌活性。在有无NIR-II激光照射（1064 nm，1 W cm-2）和不同浓度（0、5、10、20和40μg mL-1）处理的a）耐药性大肠杆菌和b）耐药性金黄色葡萄球菌的菌落照片。CMS NPs（0、5、10、20和40 µg mL-1）与c）耐药性大肠杆菌和d）金黄色葡萄球菌共孵育后的杀菌效率。e）耐药性大肠杆菌和f）耐药性金黄色葡萄球菌在生理盐水（对照）和CMS NPs分散液（40 µg mL-1）的SEM图像，比例尺，1 µm。在NIR-II激光照射（1 W cm-2）下作用10分钟，分别使用g）H2O2清除剂（过氧化氢酶）和h）•OH清除剂（异丙醇），计算CMS NPs对耐药性大肠杆菌的杀菌效率。i）评估CMS NPs处理后的耐药性大肠杆菌的细胞内ROS水平。j）高温对CMS NPs抑制耐药性大肠杆菌活性的影响。（均值±SD，n = 3，** p <0.01，*** p <0.001和**** p <0.0001）。

接下来，作者探究了CMS NPs潜在的治疗作用。首先，作者建立了小鼠金黄色葡萄球菌感染模型（图4 a）。在感染部位注射CMS NPs（4 mg Kg-1）后，使用红外二区NIR-II激光照射（1064 nm，1 W cm-2）5分钟，注射区温度升高17℃，远远超过对照组（图4 b，4 c）。在治疗16天后，治疗组症状消失，与对照组形成显著差异（图4 d-4 h）。这表明CMS NPs具有良好的治疗细菌感染的能力。

图 4：CMS NPs的体内抗菌研究。a）CMS NPs的治疗过程。经CMS NPs 和盐水处理的小鼠皮下脓肿区的b）红外热图像和c）温度变化。d）在治疗后第0、8和16天，小鼠的皮下脓肿照片。e）治疗后小鼠的病变区域大小。治疗后第16天不同组感染区域细菌菌落f）照片和g）菌量分析（均值±SD，n = 3，** p <0.01）。h）在治疗后第16天经过不同处理后的感染组织H＆E染色结果，比例尺为100 µm。

结论：作者开发了一种具有双重酶性、光热性的新型红外二区NIR-II光响应的抗菌纳米酶CMS NPs。在红外二区NIR-II激光照射下，其具有良好的光热性能，同时可以产生大量的ROS。在体外能够对耐药性大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生杀伤。在治疗小鼠耐药性金黄色葡萄球菌感染时，CMS NPs能够有效减少炎症，治疗感染，具有作为有效抗菌剂的潜力。

文章来源：Jingyang Shan, et al. Cu2MoS4 Nanozyme with NIR‐II Light Enhanced Catalytic Activity for Efficient Eradication of Multidrug‐Resistant Bacteria. Small, 2020.

⭐️ ⭐️ ⭐️

近红外二区小动物活体荧光成像系统 - MARS 

NIR-II in vivo imaging system

高灵敏度 - 采用Princeton Instruments深制冷相机，活体穿透深度高于15mm

高分辨率 - 定制高分辨大光圈红外镜头，空间分辨率优于3um

荧光寿命 - 分辨率优于 5us

高速采集 - 速度优于1000fps （帧每秒）

多模态系统 - 可扩展X射线辐照、荧光寿命、一区荧光成像、原位成像光谱，CT等

显微镜 - 近红外二区高分辨显微系统，兼容成像型光谱仪

有不同型号的样机可以测试，请联系：

艾中凯(博士)

132 6299 1861

⭐️ ⭐️ ⭐️

 恒光智影

          上海恒光智影医疗科技有限公司，专注于近红外二区成像技术。致力于为生物医学、临床前和临床应用等相关领域的研究提供先进的、一体化的成像解决方案。自主研发近红外二区小动物活体荧光成像系统-MARS。

          与基于可见光波长的传统成像技术相比，我们的技术侧重于X射线、紫外、红外、短波红外、太赫兹范围，可为肿瘤学、神经学、心血管、药代动力学等一系列学科的科研人员提供清晰的成像效果，助力科技研发。

          同时，恒光智影还具备探针研发能力，我们已经成功研发了超过15种探针，这些探针将广泛地应用于众多生物科技前沿领域的相关研究中。

⭐️ ⭐️ ⭐️

上海恒光智影医疗科技有限公司

地址：上海市浦东新区张江高科碧波路456号 B403-3室

网址：www.atmsii.com

邮箱：ai@atmsii.com

电话：132 6299 1861 （同微信）

👇关注我们，查看更多近红外二区活体成像应用案例👇