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  致病菌感染嚴重威脅著公眾健康，基于光熱殺菌的治療策略因其高效且可降低致病菌耐藥性的發生而越來越引起科研和醫護人員的重視。但是光熱殺菌過程引起的高溫會損傷周圍正常組織和細胞，針對這一問題，劉亞青教授團隊構建了一種由致病菌觸發的多功能水凝膠，通過與局域化學動力療法（L-CDT）相結合實現了低溫光熱（LT-PTT）高效殺菌。該工作將具有光熱特性的硫化銅納米顆粒（CuS_NPs）與透明質酸（HA）和Fe³⁺-EDTA復合物混合制備了多功能水凝膠。所制備水凝膠對致病菌表現出很好的吸附性，為后續L-CDT的發生提供了很好的基礎。積聚在凝膠表面的細菌分泌透明質酸酶來分解HA并釋放Fe³⁺，Fe³⁺被細菌的微環境還原成Fe²⁺引發芬頓反應，產生的羥基自由基引發L-CDT的抗菌作用。進而結合CuS_NPs的光熱特性，實現可控的LT-PTT抗菌。構建的方法在提高抗菌效率的同時，最大限度地減少了對正常組織的損害。進一步將凝膠制作成創可貼，可以有效地促進金黃色葡萄球菌感染傷口的愈合過程，證實了其臨床應用的巨大潛力。

圖1. LT-PTT/L-CDT協同抗菌平臺的構建

  通過體外平板涂布、熒光活/死染色、掃描電子顯微鏡（SEM）實驗驗證所開發LT-PTT/L-CDT的抗菌特性（圖2）。單一的抗菌策略L-CDT或LT-PTT可實現部分抗菌，但其抗菌效果相對較低。兩者的協同作用極大提高了抗菌能力，殺菌后再培養72小時也未觀察到菌落，表明構建的多功能水凝膠具有良好的抗菌特性。

圖2. 體外抗菌研究：（A）菌落平板計數，（B）熒光活/死成像，（C）SEM圖，（D）抗菌效率計算，（E）平均熒光強度，（F）菌落生長曲線。

  進一步構建了金黃色葡萄球菌感染的傷口模型，將水凝膠制備成創可貼貼于患處進行治療（圖3A），評價其實際應用的可能性。將傷口部分的中心溫度控制在41-45 °C（圖3B），由于溫度的熱擴散特性，傷口周圍溫度低于37°C，降低了高溫對傷口周圍正常組織的熱損傷（圖3C）。L-CDT和LT-PTT的協同作用有效降低了傷口處致病菌數量，促進了大量成纖維細胞和膠原纖維的生成，加快了傷口的愈合（圖3 D-G）。對小鼠的生物安全性評估證明治療過程對小鼠的臟器沒有明顯的毒副作用，為其實際應用提供了可能。

圖3. 多功能凝膠創可貼的應用：促傷口愈合示意圖（A），小鼠傷口光熱圖（B）及傷口周圍溫度分布（C），傷口愈合圖（D）及數據統計（E），傷口處平板涂布圖（F）及抗菌統計（G）。

  以上工作以Bacteria-Triggered Multifunctional Hydrogel for Localized Chemodynamic and Low-Temperature Photothermal Sterilization發表在Small，2021（DOI:10.1002/smll.202103303）。論文第一作者為天津科技大學食品科學與工程學院博士生林曉東，通訊作者為天津科技大學食品營養與安全國家重點實驗室劉亞青教授及南開大學王碩教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202103303