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研究内容

碘作为VII-A族中一种典型的卤代元素，由于其对细菌、真菌和病毒具有有效和广谱的抗菌活性被广泛应用于临床。然而，由于其存在稳定性和生物相容性的问题，目前，碘消毒剂仍然局限于局部应用，如仪器消毒和皮肤或粘膜感染的治疗。

中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林院士和林翰副研究员提出了一种新兴的二维碘纳米材料，可用于体内治疗感染性疾病。合成的碘纳米材料将自发地经历原位同素异形转化，通过在感染微环境中与H₂O₂反应释放活性HIO和I₂分子。通过同素异形体转化原位产生活性HIO和I₂分子，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌具有增强的抗菌效果。相关工作以“Iodinene Nanosheet-to-Iodine Molecule Allotropic Transformation forAntibiosis”为题发表在国际著名期刊Journal of the American ChemicalSociety上。

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研究要点

要点1. 作者通过一种简单而环保的方法通过超声辅助液体剥离制备的碘纳米片，碘纳米片呈现出有趣的层状结构。生物相容性碘纳米片在病变中对H₂O₂进行同素异形转化为I₂分子，而对正常组织没有显著毒性。

要点2. 碘纳米片通过同素异形体转化原位产生活性HIO和I₂分子，HIO和细菌之间的特定相互作用可破坏细菌中的氧化还原稳态，并增强活性I₂分子的释放，从而根除金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌等。

要点3. 体内外实验证明，碘具有高效、广谱的抗菌活性。两种典型的感染性疾病模型表明，碘能显著抑制感染部位的细菌增殖和炎症，促进伤口愈合和细菌性肺炎的恢复。由于碘对真菌和病毒也有抑制作用，碘能作为一种新兴的纳米药物，有望在不久的将来治疗各种微生物传染病。

该研究提供了一种替代传统杀菌剂的方法来对抗难以治疗的细菌感染。

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研究图文

图1. 碘烯纳米片的合成与表征。

图2. 通过DFT计算的单层碘和H₂O₂之间的反应过程示意图。

图3. 碘的抗菌活性。

图4. 碘的抗菌机理。

图5. 碘治疗金黄色葡萄球菌感染的伤口。

图6. 碘在体内抑制肺部感染。

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文献详情

Iodinene Nanosheet-to-Iodine MoleculeAllotropic Transformation for Antibiosis

YanlingYou, Ya-Xuan Zhu, Junjie Jiang, Zhixin Chen, Chenyao Wu, Zhimin Zhang, HanLin,* Jianlin Shi*

J.Am. Chem. Soc.

DOI: /10.1021/jacs.3c02669