Precise Strain Tuning of PtPdRhNi Nanozyme Boosts Multi‐Pathogen and Multi‐Model Antibacterial Therapy

催化作用 金黄色葡萄球菌 活性氧 三羧酸 基质(水族馆) 材料科学 抗菌剂 拉伤 催化循环 氧化磷酸化 抗氧化剂 炎症 大肠杆菌 生物物理学 氧化应激 组合化学 化学 纳米技术 氧气 细胞生物学 转录组 生物化学 微生物学 细菌 生物 溶解循环 链球菌 抗菌活性 变形链球菌 牙周炎 催化效率
作者
Ruijin Zeng,Qinqiu Zhong,Rui Zhao,Minghao Qiu,Yang Peng,Hongyu Guo,Chenglong Sun,Bohan Zhang,X. Yan,Yuguang Wang,Shaojun Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (11): e18526-e18526
标识
DOI:10.1002/adma.202518526
摘要

Nanozymes are emerging antimicrobial agents that catalyze reactive oxygen species to eliminate pathogenic threats; however, their ability to combat multidrug-resistant infections remains limited by catalytic efficiency, substrate affinity and instability. Herein, we report a new strategy incorporating Ni into ultrathin PtPdRh nanosheets to engineer lattice strain for enhancing substrate affinity and boosting enzyme-mimicking catalytic activity. The PtPdRhNi nanozyme achieves a catalytic efficiency (Kcat/Km = 2.05 × 106 m-1 s-1), 56.5-fold higher than PtPdRh and maintains over 90% activity after 15 months. Theoretical calculations reveal Ni incorporation upshifts the d-band center from -1.80 to -1.27 eV and strengthens Pt─O bonding, thus accelerating the activation of H2O2 into ·OH. We further demonstrate that PtPdRhNi co-treated with H2O2 achieves 100% eradication of methicillin-resistant Staphylococcus aureus and Escherichia coli, as well as over 99.97% killing of Streptococcus mutans and Porphyromonas gingivalis. Across rat periodontitis, MRSA-infected skin wounds and deep abscess models, this catalytic platform enables rapid bacterial clearance, resolves inflammation and regenerates collagen-rich tissue. Transcriptomic analysis of MRSA exposed to PtPdRhNi with H2O2 identifies 1048 differentially expressed genes, revealing respiratory chain and tricarboxylic acid cycle shutdown, weakened antioxidant defenses, leading to energy exhaustion, oxidative damage and transcriptomic reprogramming.
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