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Advanced Materials | 用于阳光激活光动力抗菌治疗和伤口愈合的生物降解纳米喷雾

文章来源:北科纳米专业的纳米材料合成专家 浏览次数:151时间:2026-04-10 设计合成:18101240246

致病细菌抗药性增强挑战了现有皮肤消毒策略,而传统阳离子抗菌剂的不可降解性限制了其临床安全性。传统光动力疗法受限于复杂的应用需求。为解决这些局限性,我们开发了一种可生物降解、阳光激活的光动力阳离子纳米喷雾剂(NP PORPMn)。在环保且易于获取的阳光照射(NP PORPMn +L)下,NP PORPMn 高效生成活性氧,并与其季铵阳离子协同作用,发挥强效抗菌作用。这种双重作用显著减少感染微环境中的炎症反应,并加速由金黄色葡萄球菌(S. aureus)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)引起的感染伤口愈合。皮肤消毒实验进一步表明,NP PORPMn +L 可以消除皮肤表面的致病细菌和常驻微生物群落。本研究提出了一种创新、可生物降解且临床安全的纳米喷雾平台,利用阳光激活的便利性,为抗击抗生素耐药性感染提供了有前景的策略。

该研究以题为“Biodegradable Nanospray for Sunlight‐Activated Photodynamic Antibacterial Therapy and Wound Healing”发表在Advanced Materials 上。

NPPORPMn喷雾用于局部抗菌治疗的设计示意图。(A) 首先,通过MonMn和ROS响应单体(X3)的Stille偶联共聚合合成可被阳光激活的聚合物PORMn。随后,进行Wittig反应在侧链上引入季膦阳离子,得到PORPMn。(B) 通过静电作用将PORPMn与透明质酸(HA)形成壳层,生成核壳纳米喷雾NPPORPMn。(C) 在阳光激活下,NPPORPMn产生ROS化学攻击细菌。同时,其阳离子结构物理破坏细菌膜。这种协同作用产生强效的抗菌效果,不仅有效清除皮肤表面的细菌,还显著加速感染伤口的愈合。

NPPORPMn的制备与表征及其阳光激活光动力学特性。(A) PORPMn的结构式。(B) 通过DFT计算得到的PORPMn的S0优化几何结构及HOMO-LUMO分布。(C) 通过优化结构的垂直激发计算得到的S1-S10和T1-T10能级。(D) PORMn和PORPMn的吸收光谱。(E) NPPORPMn制备示意图及暴露于模拟阳光条件下诱导的ROS生成。(F) NPPORPMn的代表性TEM图像(比例尺:200 nm)。(G) 不同条件下ln(A0/A)的绘图。(H) HA酶孵育后通过DLS测量的NPPORPMn的水动力直径。


总结

这是一项关于新型可降解纳米喷雾用于抗菌和伤口愈合的研究。研究人员开发了一种名为 NP^PORMn 的纳米喷雾,它能够在阳光照射下激活光动力抗菌作用。这种喷雾的核心是一种特殊设计的聚合物,既能产生活性氧破坏细菌,又带有阳离子基团,通过静电作用精准吸附并破坏细菌细胞膜,实现“物理+化学”双重杀菌机制。尤其值得一提的是,该材料在完成抗菌任务后,可在酶和光照的双重刺激下逐步降解,避免了传统阳离子抗菌材料在体内长期滞留带来的安全风险。实验结果显示,在模拟阳光照射下,NP^PORMn 对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等多种耐药菌均表现出优异的杀灭效果,并显著减少了细菌生物膜的形成。

在动物实验中,该纳米喷雾不仅有效清除了伤口部位的感染,还显著促进了伤口愈合,组织切片显示炎症反应明显减轻,毛囊再生良好。此外,研究还在健康志愿者皮肤上进行了初步消毒试验,结果表明该喷雾在自然光照条件下能有效清除皮肤表面的常驻菌群,杀菌率达到77.9%。整体来看,这项研究展示了一种兼具高效抗菌、良好生物安全性和使用便捷性的新型纳米喷雾,为应对日益严峻的抗生素耐药问题提供了极具临床转化潜力的新策略。

参考文献:

DOI: 10.1002/adma.72911





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