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海南大學(xué)李萌婷、格里菲斯大學(xué)肖嵐 CEJ：光激發(fā)多功能復(fù)合金納米花溫和光熱/光動力/藥物控釋聯(lián)合療法促進感染性皮膚組織修復(fù)
2024-02-08  來源：高分子科技

  抗生素的濫用和產(chǎn)生耐藥性仍是感染治療過程中的“瓶頸”問題。光熱療法(PTT)是一種新型的非侵入性治療技術(shù),在處理耐藥細菌方面表現(xiàn)出巨大的潛力。前期研究發(fā)現(xiàn)，光熱溫度越高，對細菌殺傷力越大，抗菌效果越好。光熱升溫至50℃及以上，可以有效殺滅細菌，抑制耐藥菌引發(fā)的感染。但局部的過高熱（>50℃）會對正常組織造成不可逆的傷害，不利于膠原的沉積和血管化，影響組織愈合。因此，單純依賴光熱療法治療感染性組織修復(fù)有其局限性。優(yōu)化單一的光熱治療方案，升級溫和光熱-光動力聯(lián)合療法，發(fā)揮1+1>2的效果，再協(xié)同抑炎藥物控釋，改善免疫微環(huán)境，是治療感染性組織修復(fù)的有效手段。


  為此，設(shè)計了一種在光激發(fā)下具有光熱/光動力/藥物控釋的多功能復(fù)合金納米花顆粒，在溫和光熱（~45℃, mPTT）/光動力（PDT）聯(lián)合治療下有效抑制感染，協(xié)同非緇類抑炎藥物調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，促進感染性組織愈合（圖1）。 


圖1 復(fù)合金納米花（PAu@C/B）的合成及促進感染性皮膚組織再生示意圖


  首先通過課題組首創(chuàng)的“模板法”合成了分散性佳、穩(wěn)定性好，光熱轉(zhuǎn)化效率高的超支化的“蒲公英狀”金納米花顆粒（AuNFs），利用金納米花表面特殊的官能團及高比表面積的特點，在其上負載了光敏劑(Ce6, PDT)和非緇類抑炎藥物(溴芬酸鈉/BS)，最終形成多功能復(fù)合金納米花顆粒（PAu@C/B）（圖2）。在808 激光照射下，PAu@C/B迅速升溫，展現(xiàn)出優(yōu)異的光熱性能；660 nm激光照射激發(fā)PAu@C/B，在Ce6的作用下生成1O2；最后，在溫和光熱作用下，NIR發(fā)揮“開關(guān)”作用，調(diào)節(jié)抑炎藥物的釋放行為（圖3）。


 圖2 復(fù)合金納米花（PAu@C/B）的表征


 圖3 復(fù)合金納米花（PAu@C/B）的多功能性展示


  體外抗菌實驗證明，溫和光熱療法（~45℃, PTT）聯(lián)合光動力療法（1O2, PDT）相較于單純光熱或光動力治療，能夠有效抑制細菌生長和生物膜形成，抑菌率和生物膜抑制率達到99%（圖4）。 


圖4 復(fù)合金納米花（PAu@C/B）的體外抗菌活性


  構(gòu)建了MRSA感染的皮下膿腫和皮膚全切模型，在溫和光熱/光動力作用下有效控制感染；在非緇類抑炎藥物溴芬酸鈉（BS）的作用下誘導(dǎo)巨噬細胞向抗炎型極化，從而調(diào)節(jié)了免疫微環(huán)境。體內(nèi)實驗證實復(fù)合金納米花在光激發(fā)下能夠有效抑制感染，促進膠原沉積和血管生成，加速了感染性組織的愈合（圖5-6）。 


圖5 復(fù)合金納米花（PAu@C/B）在皮下膿腫模型的治療效果 


圖6 復(fù)合金納米花（PAu@C/B）治療后免疫調(diào)節(jié)活性研究

  相關(guān)研究成果近期以“Photo-triggered Multifunctional Gold-based Hybrid Nanoflowers Promote Infectious Skin Regeneration”為標題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal上。海南大學(xué)李萌婷副教授、鄧喬元副研究員、Griffith University Lan Xiao為共同通訊作者，海南大學(xué)碩士研究生洪季璇、朱嘉琪為共同第一作者。該研究得到了海南省青年基金（520QN224）、海南省重點研發(fā)國際合作項目（GHYF2022001）的支持。


  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724004224

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