聚多巴胺 (PDA) 纳米颗粒因其易于合成、良好的生物降解性、长期安全性和优异的光稳定性而成为光热抗菌治疗中有吸引力的仿生光热剂。然而，PDA纳米粒子的治疗效果通常受到低光热转换效率（PCE）的限制。因此我们通过在 PDA 纳米粒子表面修饰Ag 来合成的PDA@Ag 纳米粒子，然后将其封装在阳离子瓜尔胶 (CG) 水凝胶网络中来提高光热转换效率。优化后的 CG/PDA@Ag 表现出较高的 PCE（38.2%），是纯 PDA（16.6%）的两倍多。除此之外，具有许多活性基团的CG/PDA@Ag水凝胶可通过与细菌之间的有效相互作用来捕获杀灭细菌，从而发挥强大抗菌作用。本研究为推进 PDA 纳米光热剂的应用迈出了重要的一步。

图1：CG / PDA@Ag水凝胶的制备：A）使用简单的一锅混合法，B）构建了一种多功能的水凝胶敷料，通过直接接触和光热效应协同抗菌促进伤口愈合。

图2：PDA@Ag纳米颗粒的表征：A-C）TEM、SEM、 XRD图案，D）PDA和PDA@Ag纳米颗粒的zeta电位。E）PDA@Ag纳米颗粒的C，N，O和Ag的SEM元素映射图像。F） 紫外可见近红外吸收光谱，G）光热效应，H）冷却时间与驱动力温度负自然对数的曲线图。

图3：水凝胶的机械性能和自愈合机制：A-D) 流变性能：分别对CG和CG/PDA@Ag（CPA2）水凝胶的应变扫描、频率扫描、动态阶跃应变和粘度测量。E-F) 可注射CG/PDA@Ag（CPA2）水凝胶及自愈合过程。G) CG/PDA@Ag 水凝胶自愈合机制。证实了CPA2水凝胶的自愈归因于多糖链与PDA@Ag的邻苯二酚基团介导的非共价相互作用（氢键、静电力、π-π堆叠），使之可以动态分离和关联。

图4：体外光热和抗菌性能验证：

A-C) CG/PDA@Ag (CPA2) 水凝胶的光热特性：红外热图像、 808 nm NIR 激光照射下不同激光功率下的光热温升曲线、重复激光开关下的光热稳定性。

D-F) CG/PDA (CP2) 水凝胶的光热特性：红外热图像、 808 nm NIR 激光照射下不同激光功率密度下的光热温升曲线；重复激光开关下的光热稳定性。

G-I)样品的抗菌活性：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌分别经PBS、CG、CP2、CPA2、CP2 + NIR 和 CPA2 + NIR 处理后的抗菌涂板、荧光共聚焦、SEM 照片。结果证实CPA2 +NIR组具有最显著的杀菌效果

图5：近红外光诱导的CG/PDA@Ag 水凝胶体内抗菌性能评估：A) 红外热图像和 B) 在 808 nm NIR 照射 (1.0 W cm -2 ) 下，PBS 和水凝胶组中大鼠伤口部位在确定时间的相应温度升高。C-E）不同处理组经金黄色葡萄球菌感染后从第 0 天到第 12天的创面愈合图、伤口收缩示意图、伤口面积。结果表明，所有组的伤口面积均随着时间的推移逐渐减小，而在第12天，经CPA2 NIR治疗后的伤口面积最小且表面变得光滑，并产生了新的表皮和真皮组织。CP2 NIR、CAP2、CP2、CG和PBS组创面均保持开放，疤痕组织不均匀。证实了CG/PDA@Ag水凝胶可以有效杀灭病原体，加速创面愈合过程。

图6：不同方法治疗后皮肤组织的组织学改变：A-D）H&E、Masson染色。E）IL-6染色。F）创面边缘皮肤的CD31染色。G-J）瘢痕宽度、胶原沉积、IL-6和CD31的定量分析。K）CG/PDA@Ag水凝胶加速创面愈合示意图。CPA2+NIR组治疗后的创面具有良好的止血能力、较低的炎症反应和较快的创面愈合速度。

在本研究中，作者通过将银修饰PDA表面成功制备PDA@Ag纳米颗粒，然后使用简单的一锅法将其均匀地封装在CG水凝胶基质中。从机理上说，水凝胶基质的高光热转化效率以及固有的抗菌能力，为我们提供了一种环保、简便、广谱、高效的抗菌平台，在体内外均体现了优越的杀菌活性。这项工作首次为PDA纳米光热剂提供了新的思路，以实现从材料改性到应用的强大抗菌性能。

WILEY

论文信息：

Engineering Robust Ag-Decorated Polydopamine Nano-Photothermal Platforms to Combat Bacterial Infection and Prompt Wound Healing

Xiaoliang Qi, Yijing Huang, Shengye You, Yajing Xiang, Erya Cai, Ruiting Mao, Wenhao Pan, Xianqin Tong, Wei Dong*, Fangfu Ye*, Jianliang Shen*

Advanced Science

Advanced

Science

期刊简介

《先进科学》（Advanced Science）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。最新影响因子为16.806，中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。

AdvancedScienceNews

Wiley旗下科研资讯官方微信平台

分享前沿资讯 ｜聚焦科研动态

发表科研新闻或申请信息分享，请联系：ASNChina@Wiley.com