综述：基于铜的单原子催化剂在协同抗菌作用中的应用：合成方法、作用机制及多功能拓展

《Science China-Materials》：Copper-based single-atom catalysts for synergistic antibacterial action: synthesis, mechanisms, and multifunctional applications

　　

摘要

细菌感染以及抗菌素耐药性（AMR）的加速上升，迫切需要超越传统抗生素的创新抗菌策略。铜单原子催化剂（Cu-SACs）具有原子级分散的活性位点和可调的电子结构，能够提供强大的多模式催化抗菌功能。本文综述了Cu-SACs在抗菌技术中的设计、机制和应用方面的最新进展。首先，我们概述了四种主要的合成途径：热活化、溶剂介导的方法、高能耗技术以及模板蚀刻法，这些方法可以实现高负载量、稳定的固定以及可扩展的、环境友好的生产。接着，我们分析了Cu-SACs的多模式抗菌机制：作为纳米酶催化活性氧（ROS）的生成；作为光敏剂实现光催化和光热杀菌作用；并将这些途径与气体疗法、可控离子释放和免疫调节相结合，构建出能够消灭耐药细菌和生物膜的多维抗菌网络。进一步探讨了Cu-SACs在三个应用领域的巨大潜力：无需化学物质的高效消毒和水净化中的实时监测；抗菌纺织品中的持久自消毒性能；以及在生物医学环境中通过集成“杀菌-抗炎-组织修复”治疗框架实现浅层和深层感染的精准感染管理。最后，我们分析了Cu-SACs临床转化和精确抗菌应用的挑战与未来发展方向，为将原子工程抗菌材料从实验室研究推向工业应用提供了概念基础和实际指导。

此图片的替代文本可能是由AI生成的。

细菌感染以及抗菌素耐药性（AMR）的加速上升，迫切需要超越传统抗生素的创新抗菌策略。铜单原子催化剂（Cu-SACs）具有原子级分散的活性位点和可调的电子结构，能够提供强大的多模式催化抗菌功能。本文综述了Cu-SACs在抗菌技术中的设计、机制和应用方面的最新进展。首先，我们概述了四种主要的合成途径：热活化、溶剂介导的方法、高能耗技术以及模板蚀刻法，这些方法可以实现高负载量、稳定的固定以及可扩展的、环境友好的生产。接着，我们分析了Cu-SACs的多模式抗菌机制：作为纳米酶催化活性氧（ROS）的生成；作为光敏剂实现光催化和光热杀菌作用；并将这些途径与气体疗法、可控离子释放和免疫调节相结合，构建出能够消灭耐药细菌和生物膜的多维抗菌网络。进一步探讨了Cu-SACs在三个应用领域的巨大潜力：无需化学物质的高效消毒和水净化中的实时监测；抗菌纺织品中的持久自消毒性能；以及在生物医学环境中通过集成“杀菌-抗炎-组织修复”治疗框架实现浅层和深层感染的精准感染管理。最后，我们分析了Cu-SACs临床转化和精确抗菌应用的挑战与未来发展方向，为将原子工程抗菌材料从实验室研究推向工业应用提供了概念基础和实际指导。

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