自然界中许多物质的表面具有针状拓扑结构，例如纳米级的病毒、微米级的细菌、宏观尺寸的花粉粒等。针状拓扑结构具有很强的粘附能力，可以通过结构匹配效应和多价相互作用与生物体进行结合。例如病毒表面的刺突蛋白使病毒表面呈现出粗糙的拓扑结构，刺突蛋白能够与宿主细胞膜之间形成多价相互作用从而增强病毒与宿主细胞的结合力。植物花粉粒表面具有许多尖锐的凸起结构，使花粉粒很容易粘附在蜜蜂等昆虫的腿上实现花粉传播。
拓扑结构纳米材料不仅具有很好的粘附作用，还拥有丰富的活性位点，可以通过结构匹配和多价相互作用与细胞、细菌等多种生物体结合，在光催化、生物医学等领域得到了很好的应用。纳米材料的性能在很大程度上取决于其结构形貌，通过调控纳米材料的拓扑结构可以加深对纳米材料结构与性能之间关系的理解，并且对于推动纳米材料在生物医学和能源等领域的应用具有重要意义。
袁荃教授课题组提出了基于配位化学原理的拓扑长余辉纳米材料控制合成方法，通过改变水热反应体系中配体的配位能力，成功合成了具有不同形貌的拓扑结构Zn2GeO4:Mn长余辉纳米材料。长余辉纳米材料的拓扑结构来源于溶剂中配位分子的生长模板作用，配体的配位能力在材料的生长过程中发挥了导向作用，对材料的生长方向和尺寸大小具有重要影响。研究表明，具有拓扑结构的花状Zn2GeO4:Mn长余辉纳米材料具有优异的细菌粘附性能，在黑暗环境中可以持续产生活性氧用于高效光动力学杀菌。将花状长余辉纳米材料负载到无纺布上构建的抗菌口罩和抗菌毛巾，表现出优异的抗菌性能。相较于普通的口罩和毛巾，抗菌口罩和毛巾能够更好地抑制细菌的生长和繁殖，为个人健康防护提供了一种潜在的方法。
该研究团队表示，该工作提出的基于配位化学原理的长余辉材料控制合成方法能够为新型长余辉纳米材料的合成开辟道路，合成的具有强粘附能力和持续光催化活性的长余辉纳米材料有望在公共卫生、环境保护、食品包装等领域发挥更好的应用价值，同时对于拓展长余辉材料的应用领域具有重要意义。
论文信息：
Topological Radiated Dendrites Featuring Persistent Bactericidal Activity for Daily Personal Protection
Zhiheng Li, Jie Wang, Ruichen Shen, Na Chen, Xinyuan Qin, Wenjie Wang, Quan Yuan*
Small
DOI: 10.1002/smll.202100562
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202100562
文章来源：materialsviewschina
文章链接：https://www.materialsviewschina.com/2021/05/54316/
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