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  近年來，抗生素耐藥性的迅速獲得、耐藥細菌感染的不斷惡化和感染傷口的緩慢愈合導(dǎo)致在開發(fā)同時具備消滅致病菌和加快傷口愈合的新型抗菌材料存在著巨大困難。如果傳統(tǒng)抗生素不再發(fā)揮作用，耐藥細菌將對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)粗略估計，到2050年，每年可能有1000萬人死于抗生素耐藥性，超過每年死于癌癥的820萬人。目前全球每年至少有70萬人死于耐藥感染，超過破傷風(fēng)、霍亂和麻疹的總?cè)藬?shù)。如果抗生素耐藥性趨勢得不到有效控制，到2050年，世界經(jīng)濟的累計損失可能達到100萬億美元。因此，迫切需要開發(fā)一種安全有效、抗菌能力強、無細菌耐藥性產(chǎn)生的新型抗菌材料。目前光動力療法是開發(fā)高效、安全抗菌材料最具前景的新療法之一，利用光敏劑產(chǎn)生有毒活性氧(ROS)消除病原體。如果被細菌感染的傷口不能迅速愈合，將破壞成纖維細胞的分化，最終直接損害身體其他正常組織和免疫系統(tǒng)。金屬離子(銅離子、鎂離子、鋅離子、鈣離子等)是許多酶、蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)錄因子不可缺少的催化劑，它們在傷口愈合過程中扮演著重要作用。雖然研究者們對開發(fā)新型抗菌材料做了巨大努力，然而關(guān)于同時減輕傷口感染癥狀和加速傷口愈合的有效治療方法報道卻很少。因此，探索一種新的治療模式是解決當(dāng)前挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

  四川大學(xué)國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心主任王云兵教授課題組報導(dǎo)了一種新型光響應(yīng)多功能納米粒子，該多功能納米粒子利用化學(xué)和光動力協(xié)同抗菌，表現(xiàn)出良好的抗菌性能，并且可以在光照情況下響應(yīng)釋放Mg²⁺促進內(nèi)皮細胞和成纖維細胞在創(chuàng)面區(qū)域增殖和遷移，加速傷口愈合。

圖1 (A) HTCC-Ce6與Mg/EGCG復(fù)合物的合成路線圖。(B) 納米粒子形成及體內(nèi)外抗菌和促進傷口愈合機理圖。

圖2 (A) 多功能納米粒子SOSG熒光強度定量圖。(B)多功能納米粒子在光照情況下的粒徑分布圖。(C) 多功能納米粒子在光照和不光照條件下Mg²⁺的釋放量。

圖3 多功能納米粒子對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌在光照和不光照條件下的抑菌率(A), 平板計數(shù)(B), SEM(C), 細菌的活死染色(D)以及細胞活性氧的產(chǎn)生成像圖(E)和定量圖(F)。

圖4 (A) 小鼠在0、2、4、7和14天的細菌感染傷口愈合照片。(B) 小鼠在0、2、 4、7和14天的傷口愈合率。(C) 7天和14天的傷口部位H&E染色圖。(D)7天和14天的傷口部位Masson染色圖。(E) 7天和14天的傷口部位CD68染色(紅色)。(F) 7天和14天的傷口部位CD31染色(綠色)圖。

  該團隊報導(dǎo)的新型多功能納米粒子在光照情況下對革蘭陽性菌和格蘭陰性菌均具有較強的殺死作用，同時還可以極大的促進傷口愈合，在此基礎(chǔ)上，闡述了多功能納米粒子抗菌和促進傷口愈合的機制。這項工作不僅為感染性傷口的治療提供了一種有效的抗菌治療方式，也深入細致的研究了多功能納米粒子的作用機制，為開發(fā)有良好前景的抗菌納米材料用于對抗耐藥性細菌提供了新的思路，并且具有優(yōu)越的臨床應(yīng)用前景。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Biomacromolecules上。論文的第一作者為四川大學(xué)國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心博士生胡成，通訊作者為羅日方副研究員和國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心主任王云兵教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金的支持。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.biomac.9b01401