BB娱乐平台登录艾弗森光热材料遇上水凝胶？最佳拍档为伤口修复保驾护航

　　随着伤口愈合领域的研究愈发深入，光热纳米材料也在一定程度上取得了新的进展。水凝胶作为一种湿性愈合敷料，因其生物相容性良好、强的可塑性、可以通过加入其他材料来赋予其多种功能而以满足对伤口敷料综合性能的需求而得到了广泛应用[1]。

　　由皮肤创伤、烧伤和疾病引起的受细菌感染的伤口引起的高死亡率和巨大的经济负担仍然是全球公共卫生面临的一个巨大挑战[2]。在伤口愈合的复杂进程中，细菌感染常导致慢性炎症的发生，严重阻碍了伤口愈合向随后的增殖和重塑阶段的转化，导致伤口慢性愈合甚至危及生命，因此在有效杀灭细菌的同时高效促进伤口愈合至关重要[3]。掺杂了光热纳米材料的水凝胶不仅可以实现光热治疗，还可以协同其他物质促进对伤口的愈合。

　　本期EFL整理了光热纳米复合水凝胶用于抗菌和促进伤口愈合的相关文献资料供大家参考学习，看看光热材料与水凝胶的组合如何可控高效地促进组织愈合。

　　主要内容：近年来，光热水凝胶粘合剂在伤口闭合和感染伤口治疗方面取得了良好的效果。随着应用环境逐渐复杂多样化，急需开发具有良好的注射性、良好的粘合性、抗菌性和促进伤口愈合性能的光热水凝胶敷料。本文利用银结合Mo2C衍生的金属酸盐（AgPOM）纳米颗粒，结合尿素、明胶和茶多酚（TPs）制备了一种良好组织粘附性的多功能注射水凝胶，可用于抗菌和加速伤口愈合。掺杂在水凝胶中的AgPOM不仅可以与感染部位的过氧化氢反应产生单线态氧（ROS）杀死细菌，还可以在1060 nm激光照射下将近红外光转化为热来实现杀菌。水凝胶注射入组织后在尿素的帮助下实现茶多酚和明胶链重组促进水凝胶原位形成。实验结果显示该水凝胶具有较高的G′值和弹性行为且生物相容性良好，Ag离子的存在增强了该纳米粒的光热转换能力和产生ROS能力，激光治疗治疗14天后的结果表明促进伤口愈合能力良好，该组未愈合面积仅为1.03%，远小于对照组（10.06%）。

　　主要内容：理想的伤口敷料应该既可以加速伤口愈合，又能消除潜在的细菌感染，控制其产生不同的功能仍是难题。本研究设计了一种光可编程的海藻酸钠纳米复合水凝胶，其装载的BiOCl/聚吡咯（BOC/PPy）纳米片具有可编程的光电或光热转换特性。白光照射状态下，纳米复合水凝胶可诱导人脐静脉内皮细胞迁移和血管生成，提高小鼠体内皮肤的愈合效率；近红外光照射下则展示了优越的抗菌能力，对金葡萄球菌感染皮肤伤口的抑菌率高达99.1%。BOC作为一种具有良好生物相容性的半导体材料，内部层状晶体结构有利于光激发下载流子的迁移。PPy具有优异的电化学和光热性能、良好的光吸收能力和优异的生物相容性。基于π-π共轭键偶联形成的BOC/PPy纳米片，可拓宽光吸收范围，促进光生成电荷的分离和转移，因此成功实现该纳米复合水凝胶敷料在促进伤口愈合和消除细菌感染之间可切换的生物状态。

　　文献3：Advanced Science (IF17.521):具有皮肤适应性和温和光热抗菌活性的多功能水凝胶敷料对耐甲氧西林金葡萄球菌感染的动态伤口愈合(2023)

　　主要内容： 细菌感染常因炎症加重而导致伤口愈合的慢性修复，具有内在抗菌活性的水凝胶敷料可能会大大减少抗生素在感染伤口管理中的使用。本文利用苯硼酸功能化石墨烯（rGB）和恶二唑修饰的季羧甲基壳聚糖（QCS）并入具有多重共价和非共价键的聚多巴酰胺-聚丙烯酰胺（PDA-PAM）网络中，制备出的水凝胶在具有灵活的力学性能、较强的组织粘附性和对动态伤口良好的自愈合能力的同时能够特异性地捕获细菌。光热实验结果表明水凝胶可以在808nm激光照射（0.8Wcm−2功率密度）下在600 s内达到49.6°C。体外实验表明配合激光照射条件下水凝胶组中愈合皮肤组织生长出了真皮附属器官，包括毛囊和肉芽。Masson染色来评估胶原沉积和愈合皮肤的排列结果表明愈合后伤口具有丰富的胶原蛋白，纤维致密而有组织性。

　　主要内容：损伤后伤口的感染和愈合一直是日常生活中不可避免的问题，因此迫切需要设计一种具有抗菌和良好伤口愈合性能的生物材料。本研究报道了一种以盐酸质粘土和几丁质为主要成分的伤口愈合水凝胶敷料，结合了生物大分子和粘土的优点。埃洛石纳米管（HNTs）是一种具有空心管状结构的高度生物相容性的粘土材料，内外表面由不同电荷的SiOx和AlOx层组成。直径为5-10nm的金纳米颗粒被填充到HNT的管腔内，然后将Au@HNTs与几丁质溶液混合，通过环氧氯丙烷交联制备具有光热效应的柔性复合水凝胶。抗菌实验结果表明含有10%Au@HNTs的水凝胶抗菌效果良好，小鼠肝脏和尾部止血实验结果表明该水凝胶具有优异的止血性能。用金葡萄球菌感染小鼠背部伤口后，将水凝胶应用于伤口进行治疗，结果表明Au@hnts-几丁质+NIR组胶原沉积密度最高，其 伤口细菌OD值明显低于其他实验组，说明Au@hnts-几丁质可以有效地杀死和抑制伤口感染部位的细菌生长并促进其愈合。

　　主要内容：光热疗法（PTT）已成为治疗细菌感染的一种有吸引力的技术。然而，传统PTT中不受控制的热量产生不可避免地会对健康的组织或器官造成热损伤。因此本文设计一种通用的PTT平台，当温度达到预设值时，可以自动关闭光热转换过程，从而安全有效地治疗细菌感染是一种高效手段。聚（n-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）由于其水溶性和相分离温度接近体温，是最常用的一种基质。为了将PNIPAM水凝胶的Tcp调整到治疗窗口（即45-50°C），本文采用纳米沉淀法将制备成出纳米颗粒（MeO-）并引入亲水单体丙烯酰胺（AM），与NIPAM共聚得到P（NIPAM-AM）水凝胶。在NIR辐照下，MeO-产生的大量热量转移到P（NIPAM-AM）水凝胶中，其快速相变阻断了NIR的渗透。这种动态和可逆的过程可以自动地将光热平衡温度调整到P（NIPAM-AM）水凝胶的相分离温度。伤口愈合切片结果表明“NP/H/L”组的创面区域有大量相对成熟的毛囊，提示创面恢复迅速，表皮重建迅速。对CD31（内皮细胞血管分化的标记物）和胶原（I型和III型，表示为COL I和COL III）进行的免疫组化染色结果表明“NP/H/L”组有大量的新生血管，说明皮肤再生速度更快。

　　文献6：ACS Nano (IF18.027): 人工非酶抗氧化剂MXene纳米片锚定可注射水凝胶作为轻度光热控制释氧平台用于糖尿病伤口愈合(2023)

　　主要内容：缺氧、过量活性氧（ROS）、血管生成受损、持续炎症和细菌感染是阻碍糖尿病创面愈合的关键问题，因此可控氧释放和活性氧清除能力至关重要。本研究开发了一种基于透明质酸移植多巴胺（HA-DA）和聚多巴胺（PDA）包覆Ti3C2 MXene纳米片的可注射水凝胶用于糖尿病伤口愈合。MXene纳米片在赋予水凝胶光热效应的同时用于清除过量的活性氮和ROS，从而保持细胞内氧化还原稳态，缓解氧化应激，并根除细菌以避免感染。PDA涂层进一步提高了MXene的抗氧化和抗菌能力，这也促进了MXene纳米片交联到水凝胶网络中，MXene稳定的光响应加热行为保证了氧的可重复释放。MXene锚定水凝胶具有组织粘附、自愈合、注射和止血等多种功能，结合温和的光热刺激，显著促进人脐静脉内皮细胞增殖和迁移并显著促进感染的糖尿病创面愈合。

　　主要内容：在伤口愈合过程中，氧的利用率和抗炎微环境在新组织的形成中起着重要的作用。然而，在损伤组织周围提供持续可控的氧，同时抑制炎症，实现供氧和抗炎的协同作用，仍然是影响伤口组织再生和修复的主要问题。本研究开发了一种光热反应辅助策略。我们制备了聚多巴胺-透明质酸（PDA-HA）水凝胶二聚氰钙、月桂酸和二氧化锰（CaO2-ICG ）纳米颗粒复合水凝胶，在近红外（NIR）照射下表现出优异的光热性能，实现了氧和活性氧（ROS）的开关释放。可控、持续的氧释放可促进受损组织的再生和修复，生成产生的ROS可有效抑制伤口愈合初期炎症的爆发。

　　主要内容：在临床实践中，开发能够同时对抗感染和促进伤口愈合的多功能伤口敷料已经迫在眉睫。本研究提出了一种聚多巴胺/海藻酸盐/纳米硒复合抗感染生物活性敷料（Alg-PDA-Se）用于治疗受感染的伤口。聚多巴胺使复合水凝胶具有可控的近红外光热特性，而低剂量硒纳米颗粒（Se NPs）具有良好的抗氧化、抗炎、促增殖、促迁移和促血管生成性能，这些性能已被包括巨噬细胞、成纤维细胞和内皮细胞在内的多个细胞验证。温和温度与低剂量硒NPs协同对抗金葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli），促进体内细菌感染伤口的愈合。体外伤口愈合实验结果表明Alg-PDA-Se (8) + NIR治疗组表现出优异的伤口闭合率（91.26 ± 1.2%）。

　　主要内容：侵袭性细菌感染引起的慢性炎症严重干扰了皮肤再生的正常愈合过程。感染微环境缺氧（IME）严重影响了光动力疗法在光疗中的抗菌效果。为了解决这一严重问题，本文设计了一种具有增强光疗效果的纳米催化水凝胶，包括水凝胶聚乙烯醇（PVA）支架、MXene/硫化铜生物异质连接和聚多巴胺（PDA），用于光热抗菌效果和促进皮肤再生。MXene/CuS生物异质结通过促进光电子转移大大提高了光热转换效率，在波长为980nm，功率为1.4Wcm−2的近红外光照射下25秒温度即可高达85.4 °C。同时产生的单线）和羟基自由基（·OH）赋予使水凝胶体系具有良好的抗氧化和抗菌性能。PDA的加入进一步提高了其生物相容性，并使纳米催化水凝胶具有良好粘附性。体内实验显示，纳米催化水凝胶具有良好的皮肤再生能力和杀死细菌的能力，并有效促进毛细血管生成和胶原沉积。

　　主要内容：伤口治疗在很大程度上受到预先存在的缺氧微环境和生物膜的影响，这可能严重降低光疗的疗效，如何缓解缺氧，改善光热治疗的缺陷，去除生物膜以获得更好的抗菌效果是目前治疗细菌感染伤口的科学问题之一。本文将光热敏感的硝普钠（SNP）包埋在卟啉金属有机框架（PCN）内，在PCN表面原位培养Pt颗粒以获得纳米酶催化活性和自供氧。再将Au粒子原位生长，通过Au-S键将NH2-PEG-SH附着在最外层，暴露氨基并赋予近红外吸收能力。最后将其掺杂入一种可注射的壳聚糖基水凝胶中。该水凝胶光热转换效率高达89.21%，同时通过Pt诱导自产生氧气不断调节缺氧微环境，实现有效灭菌和生物膜去除。体内体外实验表明，PSPG水凝胶具有显著的抗生物膜、抗菌和炎症调节功能，在临床治疗细菌感染等方面具有很大的潜力。

　　目前光热纳米复合水凝胶已经不简单满足于光热治疗，通过对光热纳米材料的复合设计，可以有效提高其光热转换能力，或在提供热量的同时可以有效改善缺氧环境，提供活性氧来清除细菌。当然过高的温度或过多的活性氧也会损坏伤口部位及周围皮肤附属器官，可以控制合理温度和活性氧产生情况的纳米复合水凝胶也应运而生。研究者们致力于开发出高光热转换能力、温度可控、具有良好皮肤适应能力的多功能复合水凝胶用于快速消除细菌、促进伤口愈合及皮肤再生，甚至可以消除细菌生物膜的存在。由此可见，开发通用可控的光热纳米水凝胶是一种很有前景的策略。