华南理工考研，华南理工考研复试
● 近期，华南理工大学食品科学与工程学院现代食品工程研究中心孙大文院士课题组以“Bio-interface Engineering of MXene Nanosheets with Immobilized Lysozyme for Light Enhanced Enzymatic Inactivation of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus”为题，在《Chemical Engineering Journal》期刊（影响因子16.744）发表了研究性论文（DOI：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139078）。
成果介绍
耐药细菌已成为全球日益严重的公共卫生问题。其中，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）可导致软组织感染、菌血症和其他致命疾病，并伴有高发病率和死亡率。现有的抗菌方法仍然存在着容易导致新的耐药性的产生、材料合成繁琐、纯化难度大和成本高等问题，急需开发出一种安全、高效、低成本的抗菌药物。生物体内的溶菌酶能够催化肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰-D-氨基葡萄糖残基之间的β-1，4-键的水解，从而表现出抗菌能力。溶菌酶具有极高的生物安全性，人们将其作为抗菌剂广泛地应用于食品工业。然而，溶菌酶的稳定性有限、可重复使用性差和不可控性一直阻碍着它的应用。酶的固定化不仅不会破坏酶的结构，还可以提高酶的可重复使用性和催化活性。此外，具有光热转换效应的纳米结构作为功能载体，能够同时实现酶的固定和酶活性的光热控制，使远程控制生物催化反应成为可能。然而，这种策略还没有在溶菌酶的抗菌应用中进行过探索。
本文构建了一个基于MXene生物界面工程的光热纳米抗菌材料，通过激光对溶菌酶的活性进行调控，从而有效杀灭MRSA。如图1所示，单层Ti3C2 MXene通过聚多巴胺（PDA）表面化学进行功能化，以增强光热效应和稳定性，在此过程中溶菌酶通过分子间静电亲和力固定在这种二维杂化界面上。合成的纳米材料（记为M@P@Lyso）光热转换效率可达到46.88%，在实现溶菌酶的固定化的同时，通过激光调控使局部温度升高，激活溶菌酶的杀菌活性。体外和体内抗菌实验表明，M@P@Lyso能有效抑制MRSA的增殖，加速小鼠伤口消毒，同时具有可忽略的细胞毒性和优异的生物相容性。M@P@Lyso突出的抗菌活性应归因于多重杀菌机制的协同作用，即光热促进溶菌酶生物催化活性、M@PDA产生的局部过热效应以及纳米片的物理切割效应。该研究提出了一种简单地通过控制激光照射来增强溶菌酶杀菌作用的方法，有希望用于治疗多重耐药细菌感染，为研发高稳定性、高活性抗菌纳米复合物及推广应用提供了技术参考。
溶菌酶在MXene上的生物界面工程化及光热增强下对MRSA杀菌示意图。
合成的M@P@Lyso具有优异的光热转换性能，光热转换效率达到46.88%。经过5个循环后，M@P@Lyso12依然有着稳定的光热转换能力，为光热调控溶菌酶活性从而实现更强杀菌效力的设想提供了基础。
溶菌酶对MRSA的杀菌效果具有浓度依赖性，且局部温度升高和固定化均对溶菌酶的杀菌效果有积极作用。M@P@Lyso+NIR可以有效杀灭MRSA，仅经过10 min的激光处理，40 μg/mL的M@P@Lyso可以达到>95%的杀菌率。M@P@Lyso+NIR的抗菌活性应归因于多重杀菌机制的协同作用：光热作用产生的局部温度升高使得溶菌酶的水解活性得到极大的增强，由光热产生的局部过热效应以及纳米片的物理切割效应共同起作用，破坏细菌细胞，实现高效杀菌。
参考文献
Zhang, D., Huang, L., Sun, D.-W., Pu, H., & Wei, Q. (2022). Bio-interface Engineering of MXene Nanosheets with Immobilized Lysozyme for Light Enhanced Enzymatic Inactivation of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus. Chemical Engineering Journal, 139078.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139078
专家/团队介绍
孙大文（Da-Wen Sun）教授，中国致公党中央委员，中国侨联特聘专家，国务院侨务办公室专家咨询委员会委员。欧洲科学院（欧洲人文和自然科学院）院士，爱尔兰皇家科学院院士，波兰科学院院士，国际食品科学院院士，国际农业与生物系统工程科学院院士，国际制冷科学院院士。国际著名期刊《Food andBioprocess Technology》创刊者和主编。
荣获国际农业与生物系统工程委员会（CIGR）杰出奖，英国皇家机械工程师学会“食品工程师年度人物”，凤凰卫视“影响世界华人大奖”，国际食品保护协会“冷冻食品基金会冷冻研究奖”，国际工程与食品协会终身成就奖，“CIGR荣誉主席”等多项国际大奖， 2015年至2020年连续六年荣获科睿唯安全球“高被引科学家”称号。
在世界著名杂志和国际会议上发表了1000篇论文，出版专著17部，共有600多篇论文被SCI收录（Web of Science统计的学术h指数为104，SCOPUS统计的学术h指数为108，Google Scholar 统计的学术h指数为122）。71篇论文入选ESI农学“高被引论文”，全球排名第一位（2020.01）。
团队简介：
华南理工大学现代食品工程研究中心，自2011年组建以来，经过几年的建设，研究中心已有师生90余名。研究中心包括三个研究所：智能检测控制研究所、先进冷冻冷链研究所、新型物理加工研究所。中心设有高光谱无损检测实验室、拉曼成像检测实验室、新型冷冻与冷链实验室、冷却与气调保鲜实验室、微波食品加工实验室、等离子体处理实验室、食品低碳体系研究室等。研究中心秉承求实创新的学术理念培养了优秀高素质人才、搭建了与国际接轨的先进科研平台、承担了多项国家级科研项目、建立了良好的国内外校企合作关系。
在师生们的不懈努力下，已发表SCI论文200多篇，其中多篇ESI热点论文和ESI高被引论文。申请中国发明专利70余件，授权发明专利45件；申请PCT国际专利6件，授权美国发明专利4件，英国发明专利1件。
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