💡这项突破是什么?
Mg2+局部富集信号，证明“局部镁超载”主要来源于材料–细菌界面，而非环境整体Mg2+浓度升高。理论模拟结果则表明，二维镁烯锋利边缘能够对细菌膜产生机械扰动，并与局部Mg2+超载协同作用，最终导致细菌膜功能全面失衡。进一步的机制研究表明，局部Mg2+异常富集会显著干扰细菌膜的离子稳态与跨膜运输功能，抑制细菌葡萄糖摄取及能量代谢相关酶活性，最终导致细菌膜功能崩溃与死亡。值得注意的是，这种机制并非传统意义上的ROS氧化杀菌或抗生素抑菌，而是一种基于“界面离子失衡”的全新抗菌模式。
图3 镁烯在细菌–材料界面诱导局部镁超载，并破坏细菌膜转运功能及葡萄糖代谢通路的实验验证
图4 结构表征、分子动力学模拟及膜损伤分析揭示了镁烯对细菌膜的优先界面作用与机械破坏机制
在体外实验中，镁烯对MRSA表现出显著的浓度依赖性抗菌活性，并在高浓度下实现接近完全的菌落清除。为进一步验证其临床转化潜力，研究团队建立了大鼠中枢神经系统感染模型，并与临床标准抗生素进行了系统对比。研究中，团队引入了万古霉素（Vancomycin）作为MRSA敏感阳性对照，同时使用氨苄西林（Ampicillin）作为MRSA耐药阴性对照。结果显示，氨苄西林对MRSA感染几乎无明显抑制作用，而镁烯则能够显著降低脑和脊髓组织中的细菌负荷，其抗菌效果接近万古霉素。
该工作提出了基于二维镁烯纳米片的“局部镁超载”抗菌新机制，突破了传统抗生素依赖特定生物靶点的思路，为耐药性中枢神经系统感染治疗提供了一种新的无机纳米医学策略。通过将界面离子调控、膜功能破坏和二维材料机械效应相结合，该研究不仅拓展了二维材料在抗感染领域的应用，也为开发新型非抗生素抗菌体系提供了重要启发。
相关研究成果在国际著名学术期刊Journal of the American Chemical Society（IF=15.6）上发表了题为“Microenvironment Magnesium Overload Disrupts Bacterial Membrane Functions for the Central Nervous System Infection Treatment”的研究论文。论文第一作者为上海硅酸盐所博士生陈奕涵，通讯作者为复旦大学华山医院谢嵘教授、上海硅酸盐所林翰研究员和上海硅酸盐所施剑林院士。
