Interface‐Engineered C 3 N 4 /TiN Heterostructures for Synergistic Photocatalytic‐Nanozyme ROS Generation and Anti‐Infective Therapy

光催化 材料科学 活性氧 异质结 基质(水族馆) 生物膜 抗菌活性 纳米技术 分解 表面改性 氧气 伤口愈合 生物物理学 炎症 降级(电信) 细菌生长 细菌 表面电荷 再分配(选举) 催化作用 化学工程 可见光谱 纳米颗粒
作者
H. Y. Xu,Santosh Pandit,Longwei Wang,Shadi Rahimi,Z. Liu,Lihan Cai,Longhua Ding,Wenqing Ma,Aizhu Wang,H. Liu,Ivan Mijakovic̀,Xin Yu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (36)
标识
DOI:10.1002/adfm.202532083
摘要

ABSTRACT Bacterial infections have become a serious public health concern, highlighting the urgent need for efficient and safe antibacterial strategies. Functional heterostructure materials combining photocatalytic and nanozyme activities hold great potential for developing novel antibacterial therapies. In this study, ultrasonically exfoliated two‐dimensional (2D) CN (CN) nanosheets were employed as a substrate to uniformly load ultrasmall TiN (TN) nanoparticles, forming C 3 N 4 /TiN (CNT) heterojunctions. The introduction of TN increased the specific surface area, stabilized the interface, and induced significant charge redistribution and orbital hybridization, thereby enhancing the separation and transport of photogenerated carriers and improving photocatalytic reaction kinetics. Peroxidase‐like activity evaluation revealed that CNT exhibited markedly accelerated H 2 O 2 decomposition under light, with lower reaction barriers, strong reactive oxygen species generation, and high substrate affinity. Benefiting from the synergistic effect of photocatalysis and nanozyme activity, the material efficiently killed chloramphenicol‐resistant Escherichia coli and methicillin‐resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in vitro, disrupted bacterial structures, and inhibited biofilm formation. In vivo, the system achieved nearly complete bacterial clearance, promoted inflammation resolution, collagen deposition, and epidermal regeneration, enabling wound healing within nine days. This work reports a scalable, safe, and effective photocatalytic–nanozyme antibacterial platform for treating refractory skin infections.
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