傷口感染的細(xì)菌生物膜被其自身分泌的胞外聚合物（EPS）所保護(hù)，這種保護(hù)機(jī)制使其對(duì)宿主的免疫反應(yīng)和抗生素產(chǎn)生極強(qiáng)的抵抗力，從而導(dǎo)致診斷和治療的延誤，引發(fā)頑固性感染甚至危及生命的并發(fā)癥。然而，開發(fā)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(tái)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。近年來，結(jié)合熒光傳感檢測技術(shù)的智能敷料顯示出巨大的潛力，這些敷料能夠直接響應(yīng)細(xì)菌生物膜產(chǎn)生的生物標(biāo)志物以及微環(huán)境變化，從而表現(xiàn)出不同的熒光強(qiáng)度和顏色，以實(shí)現(xiàn)生物膜感染的監(jiān)測。然而，盡管生物膜感染的原位傳感診斷技術(shù)有所發(fā)展，但能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)感染原位監(jiān)測和有效清除生物膜的傷口敷料的相關(guān)報(bào)道仍然較少。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，四川大學(xué)鄧怡研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種基于C@Z nano-HJ的多功能水凝膠平臺(tái)，用于快速檢測和有效治療細(xì)菌生物膜感染。pH敏感的C@Z nano-HJ使水凝膠敷料能夠響應(yīng)酸性生物膜微環(huán)境，通過顯示可見的熒光強(qiáng)度和顏色變化（從無熒光到青色熒光），實(shí)現(xiàn)生物膜感染的原位監(jiān)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(nèi)部的細(xì)菌完全失去保護(hù)。隨后，在808 nm近紅外光照射下，釋放出的Er:CDs產(chǎn)生局部高溫和大量的?OH，誘導(dǎo)細(xì)菌細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)的氧化損傷，最終導(dǎo)致細(xì)菌功能失調(diào)和死亡。此外，在生物膜被有效清除后，釋放的Er:CDs憑借其強(qiáng)大的抗氧化特性，能夠減少活性氧的積累并緩解炎癥反應(yīng)，促進(jìn)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(fā)光性能及相關(guān)機(jī)制。
圖4 C@Z nano-HJ的體外抗生物膜性能。
圖5 體內(nèi)生物膜感染監(jiān)測與抗菌膜活性評(píng)估。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15743
