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  致病微生物與宿主細胞之間的斗爭對人類的疾病或健康狀況起關鍵作用。全球范圍內(nèi)由于抗生素濫用和耐藥病原體的增加，細菌感染仍然是人們健康的主要威脅。為了防止抗生素的不利影響，出現(xiàn)了諸如光熱和磁熱等熱消融療法的替代策略來抑制細菌感染，但熱消融過程中靶部位周圍產(chǎn)生的過多熱量通常會破壞宿主細胞并延長愈合時間，導致無法正常愈合。近來，新加坡南洋理工大學陳曉東教授、南京醫(yī)科大學胡本慧教授與美國斯坦福大學Reinhold H. Dauskardt、美國西北大學Teri W. Odom、廈門大學吳云龍、新加坡國立大學Chwee Teck Lim等課題組深度合作，報道了一種基于TRIM（熱干擾界面誘導緩解）效應的局部熱管理策略，從而為熱消融療法賦予‘剪枝’功能：選擇性殺滅細菌并最大程度地減少宿主細胞間內(nèi)聚力（intercellular cohesion）損失，從而實現(xiàn)精確的抗菌治療。相關成果于2月19日在線發(fā)表于《Advanced Materials》。

圖1：為熱消融療法賦予‘剪枝’功能用以高效選擇性抗菌

  研究團隊制備的TRIM敷料膜由熱響應水凝膠區(qū)和機械支撐區(qū)按仿生結(jié)構(gòu)微尺度化之后排列組成，并且區(qū)域埋覆了光熱轉(zhuǎn)化納米粒子，由此產(chǎn)生的生物界面的動態(tài)微形貌可在紅外輻射下干擾細菌定植并提升滅菌效率。在以適度的紅外輻射強度（70 mW / cm2）進行輻射后，熱響應微區(qū)會收縮呈現(xiàn)‘微谷’形貌，并將光熱轉(zhuǎn)化物質(zhì)限域在微谷中，從而使熱量集中在細菌附近。微區(qū)空間分布使宿主細胞的受熱保持在安全閾值內(nèi)，并迫使細菌處于單分散狀態(tài)進而更有效地被殺滅。在離體的人類表皮組織上的力學生物學（mechanobiology）研究進一步證明，具有關鍵形貌特征的薄膜可以顯著減少紅外輻射過程中的細胞間內(nèi)聚力的損失，這表明了響應型微形貌對熱治療中維持皮膚機械完整性（mechanical integrity）和皮膚屏障功能的貢獻。在耐藥金黃葡萄球菌感染的小鼠中的在體研究表明，具有 TRIM效應的熱響應傷口敷膜可有效降低副作用、消除感染并促進傷口愈合。該研究實現(xiàn)了針對細菌感染的無抗生素治療，并證明了臨床敷料的轉(zhuǎn)化潛力，對抗菌療法的未來生物界面設計具有啟示作用。

圖2：生物力學表征驗證TRIM效應：熱響應微結(jié)構(gòu)顯著降低了光熱治療中表皮細胞間內(nèi)聚力的損失

圖3：對耐藥菌感染的小鼠進行不同治療策略的體內(nèi)評估

  論文鏈接：Benhui Hu, et al. Thermal‐Disrupting Interface Mitigates Intercellular Cohesion Loss for Accurate Topical Antibacterial Therapy, Adv. Mater., 2020.DOI: 10.1002/adma.201907030

  https://doi.org/10.1002/adma.201907030