傷口感染的細菌生物膜被其自身分泌的胞外聚合物（EPS）所保護，這種保護機制使其對宿主的免疫反應和抗生素產生極強的抵抗力，從而導致診斷和治療的延誤，引發頑固性感染甚至危及生命的并發癥。然而，開發一種能夠快速診斷和治療傷口生物膜感染的診療一體化平臺仍然是一個巨大的挑戰。近年來，結合熒光傳感檢測技術的智能敷料顯示出巨大的潛力，這些敷料能夠直接響應細菌生物膜產生的生物標志物以及微環境變化，從而表現出不同的熒光強度和顏色，以實現生物膜感染的監測。然而，盡管生物膜感染的原位傳感診斷技術有所發展，但能夠同時實現感染原位監測和有效清除生物膜的傷口敷料的相關報道仍然較少。
針對上述挑戰，四川大學鄧怡研究員團隊提出了一種基于C@Z nano-HJ的多功能水凝膠平臺，用于快速檢測和有效治療細菌生物膜感染。pH敏感的C@Z nano-HJ使水凝膠敷料能夠響應酸性生物膜微環境，通過顯示可見的熒光強度和顏色變化（從無熒光到青色熒光），實現生物膜感染的原位監測。此外，水凝膠釋放的C@Z nano-HJ能夠降解EPS中的eDNA和多糖，分散生物膜并使其內部的細菌完全失去保護。隨后，在808 nm近紅外光照射下，釋放出的Er:CDs產生局部高溫和大量的?OH，誘導細菌細胞膜和細胞內的氧化損傷，最終導致細菌功能失調和死亡。此外，在生物膜被有效清除后，釋放的Er:CDs憑借其強大的抗氧化特性，能夠減少活性氧的積累并緩解炎癥反應，促進膠原沉積和新生血管形成，加速傷口愈合。
圖1 GH-C@Z 水凝膠用于生物膜感染的皮膚傷口診療的示意圖
圖3 pH依賴的Er:CDs和C@Z nano-HJ的光致發光性能及相關機制。
圖4 C@Z nano-HJ的體外抗生物膜性能。
圖5 體內生物膜感染監測與抗菌膜活性評估。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15743
