近红外（NIR）响应药物递送系统利用NIR激光触发受控药物释放，并表现出高靶向能力、可调节的药物释放、高效的药物利用和低毒性。由于组织穿透深度和靶向能力的不足，一些光敏剂的光热转换效率受到阻碍。贵金属纳米结构表现出强表面等离子体共振、优异的光热转换能力、良好的生物相容性和低副作用，因此是提高光热转换效率以促进伤口愈合的潜在光敏剂。

  日前，湖南大学的蔡仁教授团队设计了一种多功能Pd@Au Nanoframe水凝胶来检测尿酸（UA），用于原位监测伤口感染，并通过化学-光热策略促进伤口愈合。在加载抗菌莫匹罗星（M）后，所获得的M Pd@Au Nanoframe水凝胶显示出超过90%的莫匹罗星的最大累积释放速率，由NIR激光照射控制。在体外抗菌实验中，M Pd@Au Nanoframe水凝胶表现出NIR激光驱动的抗菌能力：98%的大肠杆菌在10分钟内被有效杀死。用M Pd@Au Nanoframe水凝胶的UA传感贴片涂覆兔伤口后，可以通过检测UA浓度实时监测伤口状态，从而通过化学-光热策略的新协同效应在4天内快速愈合伤口。这种方法成功地证实了一种闭环策略，即实时监测伤口的状态并有效地进行化学-光热伤口治疗，通过结合功能性水凝胶、NIR激光照射和药物抗菌剂来促进伤口愈合。相关工作以“Pd@Au Nanoframe Hydrogels for Closed-Loop Wound Therapy”发表在《ACS Nano》。该工作得到湖南大学谭蔚泓院士，陈卓教授，胡跃强教授的指导和支持。

【Pd@Au Nanoframe的制备与表征】

  如图1所示，TEM 图像显示了异质结构的形成，即在六方纳米框架的表面形成了许多纳米颗粒。纳米框架和纳米颗粒的尺寸分别约为50和4 nm。高倍率TEM图像清楚地显示孔的尺寸分布在0.2-3 nm的范围内。通过所选区域电子衍射图样观察到多晶特征，这与XRD图样的结果一致。所有峰都可以归类为Pd（JCPDS：23–0345）和Au（JCPDS：04–0784）的晶相。同时，0.225和0.235 nm的晶格条纹分别对应于Pd的（111）平面和Au的（111）平面的d间距。TEM元素映射图像证实了Au和Pd元素的分布。在本报告中，异质结构被称为Pd@Au Nanoframe。

图1. Pd@Au Nanoframe：(a) 合成过程。(b-c) 透射电镜图像；(d) 高分辨率透射电镜图像；(e) 元素映射。(f) XRD图谱。(g) XPS光谱。(h) Pd@Au Nanoframe水凝胶的扫描电镜图像。

【Pd@Au Nanoframe 水凝胶的光热性能及药物输送性能】

  在808 nm近红外激光照射下（1 W/cm2）300s，溶液温度随着Pd@Au Nanoframe浓度的增加而升高。在红外热成像中，Pd@Au Nanoframe水凝胶溶液的颜色从0 s的深蓝色到300 s的红色变化，表明在808 nm NIR激光照射下温度升高非常快。经过5次NIR激光照射实验后，每个循环的最高温度没有观察到显着变化，证实了Pd@Au Nanoframe 水凝胶优异的光热稳定性。这些结果表明，Pd@Au Nanoframe 水凝胶具有优异的光热转换性能，可用作潜在的NIR光敏剂。如图2所示，计算溶胀率并绘制为溶胀曲线。在37 °C和25 °C下观察到的溶胀率分别为24.23%和23.35%，这证明了M Pd@AuNanoframe水凝胶的优异溶胀性能。随后，通过紫外-可见光谱法测试了M Pd@AuNanoframe水凝胶的莫匹罗星负载能力，并获得了标准的莫匹罗星负载曲线。同时，计算了莫匹罗星负载能力和吸光度之间的线性关系：A = 0.01245 + 0.04489C。在这里，对于 5 mg/mL 莫匹罗星和 10 mg/mL 的溶液，莫匹罗星负载量分别为 0.0534 和 0.0335。

图2. (a) M Pd@Au Nanoframe水凝胶的溶胀性能。(b) 莫匹罗星溶液（0.16、0.32、0.48、0.64、0.8、0.96、1.12、1.28 mg/mL）的紫外-可见光谱。(c) 紫外-可见吸收与莫匹罗星浓度的关系。(d) 室温下用罗丹明B染色24小时的M Pd@Au Nanoframe水凝胶的照片。(e) 负载10 mg/mL（紫色线）和5 mg/mL（粉色线）莫匹罗星溶液的Pd@Au Nanoframe水凝胶的紫外-可见光谱。(f) 负载莫匹罗星的Pd@Au Nanoframe水凝胶的莫匹罗星释放曲线(10 mg/mL（紫色线）和5 mg/mL（粉色线））。

【体外抗菌性能及体内伤口愈合评价】

  如图3所示，在对照样品和水凝胶组中，大肠杆菌表面光滑，大肠杆菌活力保持在98%以上，表明仅靠近红外激光照射不能杀死大肠杆菌。在Pd@AuNanoframe水凝胶组中，91%的大肠杆菌被杀死。对于M Pd@AuNanoframe水凝胶组，基于两个协同效应杀死了98%的大肠杆菌。这些结果表明，M Pd@AuNanoframe水凝胶表现出过氧化物酶样活性和出色的 NIR 激光响应性莫匹罗星递送，从而产生高效的协同抗菌活性。对于兔子伤口的治疗，Pd@Au Nanoframe水凝胶和M Pd@Au Nanoframe水凝胶之间的光热转换效率没有显着差异，证明了 Pd@Au Nanoframe作为优秀光敏剂的潜力（如图5所示）。

图3. (a) 体外酸性条件下的抗菌过程。(b) 大肠杆菌在琼脂平板上的菌落，分别经过与水凝胶、Pd@Au Nanoframe水凝胶以及M Pd@Au Nanoframe水凝胶孵育后，有或没有NIR激光照射。(c) 层状膜在808 nm NIR激光照射下（1 W/cm2，10 min)与水凝胶、Pd@Au Nanoframe水凝胶和M Pd@Au Nanoframe水凝胶孵育后的抗菌率。(d) 兔伤口处使用UA传感贴片的水凝胶、Pd@Au Nanoframe水凝胶和M Pd@Au Nanoframe水凝胶的红外热图像，在808 nm NIR激光照射下（1 W/cm2）。(e) 兔伤口处使用UA传感贴片的水凝胶、Pd@Au Nanoframe水凝胶和M Pd@Au Nanoframe水凝胶在NIR激光照射期间的温度变化。

图4. M Pd@Au Nanoframe水凝胶的(a) NIR激光响应药物递送及智能手机读取测试结果。(b)佩戴M Pd@Au Nanoframe水凝胶UA传感贴片的兔子。(c) 第0、1、2、3和4天兔子伤口区域的照片。(d) 相对伤口面积。

  总结：作者制备的M Pd@AuNanoframe水凝胶的UA传感贴片可以实时监测伤口状态，并通过对兔子进行化学-光热治疗的新协同效应在4天内加速伤口快速愈合。这种创新方法提供了一种闭环策略，即实时监测伤口状态和化学-光热伤口治疗，通过结合功能性水凝胶、光热效应和药物抗菌剂来促进伤口愈合。