西安交大郭保林教授《Natl. Sci. Rev.》:细菌响应程序化自激活抗菌水凝胶用于重塑伤口再生微环境以促进感染伤口愈合
2024-02-16 来源:高分子科技
细菌感染会导致其周围的微环境发生巨大变化,这些变化包括细菌分泌酶的含量增加和酸性代谢物引起的微环境pH值降低。在应用抗生素条件下反复的细菌感染往往是产生耐药性的罪魁祸首,而传统的抗生素治疗无法有效破坏耐药细菌形成严重感染。因此,基于细菌感染伤口复杂的化学、物理和生物学特性,耐药细菌感染的抗生素治疗面临着重大挑战,迫切需要探索抑制耐药细菌感染的非抗生素治疗策略。生物刺激响应类材料可以通过改变自身的理化性质或化学键破坏从而释放杀菌成分来实现按需抗菌,因此在未来具有广阔的应用前景。具有自主刺激响应能力的材料可以及时应对伤口微环境的变化,最大限度地抑制感染。鉴于细菌感染的多因素特点,亟需开发能对细菌微环境变化做出反应的智能自激活按需抗菌伤口敷料,以实现自我诊断和治疗。
图 1 细菌响应水凝胶CAOP/M/PL的制备及应用示意图。
图 2 CAOP/M/PL水凝胶及其组分的合成及表征。CAOP/M/PL水凝胶具有良好的自愈合性,可作为运动部位的物理屏障。
图 3 CAOP/M/PL水凝胶的刺激响应特性。CAOP/M/PL水凝胶通过pH或酶变化导致水凝胶自身理化性质发生改变,产生用于抗菌的氧自由基和一氧化氮,同时削弱抗氧化成分的防御潜力。
图 4 CAOP/M/PL水凝胶的刺激响应抗菌特性。CAOP/M/PL水凝胶表现出随pH降低而增强的抗菌效果。水凝胶通过静电力作用和硼酸酯键捕获游离细菌。CAOP/M/PL水凝胶通过增强的化学动力治疗几乎完全根除MRSA生物膜。
图 5 CAOP/M/PL水凝胶的抗氧化、促HUVEC细胞迁移和小管形成能力。水凝胶能够有效平衡增殖和重塑阶段伤口的过度氧化应激。水凝胶通过缓释铜离子促进HUVEC细胞的迁移和小管形成。
图 6 CAOP/M/PL水凝胶对MRSA感染运动创面的修复能力。CAOP/M/PL水凝胶在小鼠运动部位创面的修复中能够有效控制细菌感染,通过加速伤口上皮化、促进细胞迁移、改善血管及皮肤附属物形成以提高伤口愈合质量。
原文链接:https://doi.org/10.1093/nsr/nwae044
郭保林课题组简介:https://gr.xjtu.edu.cn/web/baoling/home
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