创新点：构建了一种多重共价键和非共价键交联的多功能水凝胶敷料，水凝胶具有柔韧的力学性能、较强的组织粘附性和优异的自愈合能力，适用于高频动态创面敷料。此外，通过设计特异性细菌捕获、细菌膜穿刺、细菌膜通透性增强的光热抗菌敏感性，水凝胶在温和的光热条件下即可高效抗菌，并加速耐药菌感染伤口的皮肤组织修复。

关键词：水凝胶敷料，皮肤适应性，温和光热抗菌，耐药菌感染伤口愈合

细菌感染常诱导炎症而加重伤口愈合的慢性修复。具有本征型抗菌的水凝胶敷料，可极大的减少抗生素在处理感染伤口的使用剂量。光热抗菌疗法是将光能转化为热能，进而通过破坏细胞内氧化应激、降低酶活性、损伤DNA等途径热烧蚀细菌。然而，有效的光热疗法抗菌治疗通常需要较高温度(>60°C)，普遍高于生理温度(37°C)，不可避免地会对伤口周围正常细胞和健康组织造成局部热损伤。因此，开发在温和光热条件下具有高效抗菌活性的水凝胶敷料尤为必要。

因此，河北工业大学生物医用高分子团队张计敏讲师、瞿雄伟教授与中国医学科学院生物医学工程研究所冯祖建副研究员、黄平升副研究员合作构建了一种多功能水凝胶敷料(rGB/QCS/PDA-PAM)，其在动态伤口上表现出良好的皮肤适应性和温和的光热抗菌活性，可用于安全高效的感染伤口治疗。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)与聚多巴胺-聚丙烯酰胺(PDA-PAM)通过共价键和非共价键相互作用形成水凝胶，多重化学键赋予水凝胶柔韧的力学性能、较强的组织粘附性和良好的创面自愈能力。此外，rGB表面的仿糖萼苯硼酸促使水凝胶能够特异性捕获细菌，QCS通过提高细菌膜通透性增强了细菌对光热治疗(PTT)的敏感性，在温和的光热作用下（<49.6°C）即可对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌实现高效抗菌。体内实验结果表明，此水凝胶加速了老鼠MRSA感染伤口处皮肤组织再生，包括完整的皮肤表皮，丰富的胶原沉积和显著的血管生成。因此，具有皮肤力学适应性和本征抗菌活性的rGB/QCS/PDA-PAM多功能水凝胶敷料，在治疗耐药菌感染的伤口方面具有很大的应用潜力。

图1. rGB/QCS/PDA-PAM水凝胶的力学性能及自愈合性能。（a）不同组成的水凝胶的成胶时间，（b）拉伸前后水凝胶照片，（c-e）不同组成的rGB/QCS/PDA-PAM水凝胶的应力-应变曲线，（f）GB/QCS/PDA-PAM水凝胶压缩照片，（g）不同应变(30%、50%、80%)下水凝胶无间隔连续加-卸载压缩试验和（h）对应的耗散能量，（i）恒定80%应变范围内进行10次连续加卸载循环压缩试验，（j）rGB/QCS/PDA-PAM水凝胶弯曲、打结、扭转照片，（k）自愈照片及机制，（l）阶跃应变流变扫描。

图2. rGB/QCS/PDA-PAM水凝胶的抑菌活性及机理。（a）水凝胶在有无近红外照射(0.8 W cm−2,600 s)下活菌/死菌(绿色/红色)的荧光图像，（b）水凝胶在近红外照射(0.8 W cm−2,600 s)处理后MRSA和E. coli.菌落的光学图像，（c）水凝胶在近红外照射(0.8 W cm−2,600 s)处理后MRSA和E. coli.的SEM图像、（d）细菌膜电位、（e）ATP水平、（f）ROS水平和（g）DNA和RNA泄漏，（h）rGB/QCS/PDA-PAM水凝胶在近红外光照射下的温和抗菌机理示意图。

图3. 体内MRSA感染的伤口在愈合。（a）全层MRSA感染皮肤创面愈合的处理流程，（b）第0、5、10、15天，不同水凝胶处理后伤口照片和创面痕迹，第5天不同处理组创面细菌菌落。（c）第5天体内抗菌效果定量数据。（d）根据照片计算的伤口闭合率(比例尺:10 mm)，（e）第15天组织病理学H&E染色和创面边缘(红色箭头)，红圈和绿框代表毛囊和新生肉芽，（f）第15天胶原沉积的马松三色染色，（g）第15天血管内皮细胞CD31染色。

WILEY

论文信息：

Versatile Hydrogel Dressing with Skin Adaptiveness and Mild Photothermal Antibacterial Activity for Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus-Infected Dynamic Wound Healing.

Peng Zhao, Yu Zhang, Xiaoai Chen, Chang Xu, Jingzhe Guo, Meigui Deng, Xiongwei Qu, Pingsheng Huang*, Zujian Feng*, and Jimin Zhang*

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期刊简介

Advanced Science 是Wiley旗下创刊于2014年的优质开源期刊，发表材料科学、物理化学、生物医药、工程等各领域的创新成果与前沿进展。期刊为致力于最大程度地向公众传播科研成果，所有文章均可免费获取。被Medline收录，PubMed可查。最新影响因子为17.521，中科院2021年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。

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