细菌靶向纳米颗粒用于“热离子”抗菌治疗及感染创面修复
2021-11-24 14:44:55
伤口感染常发生于创伤或手术治疗后，目前最常使用的治疗手段依旧是各类抗生素，而滥用抗生素带来的细菌耐药性问题正在不断地威胁着人类的生命健康。因此，如何尽可能的少使用抗生素、避免细菌耐药性是当前的研究热点。另一方面，加速感染伤口愈合则是降低伤口二次感染风险的关键。
图1：MCS@PDA@GCS纳米颗粒的设计与应用示意图。(A) MCS@PDA@GCS纳米颗粒的合成。(B) MCS@PDA@GCS纳米颗粒的光热、离子释放和细菌靶向能力。(C)使用MCS@PDA@GCS纳米颗粒靶向体内感染或创面感染、治疗感染并加速创面愈合。
图2：MCS@PDA@GCS纳米颗粒的“热离子”抗菌效应
图3：MCS@PDA@GCS纳米颗粒促进感染伤口愈合。(A)不同时间的伤口愈合代表性图片，(B-C)伤口愈合痕迹及愈合率统计
近日，我院常江研究员、杨晨副研究员与上海第六人民医院沈灏主任医师合作，构建了一种可以靶向细菌的光热型含铜纳米颗粒（MCS@PDA@GCS），利用该纳米颗粒的光热效应及释放的铜离子可以实现高效的“热离子”抗菌作用，同时显著地降低了铜离子的使用浓度，使得纳米颗粒在清除细菌的同时还能通过促进血管化加速创面组织再生。
图1：MCS@PDA@GCS纳米颗粒的设计与应用示意图。(A) MCS@PDA@GCS纳米颗粒的合成。(B) MCS@PDA@GCS纳米颗粒的光热、离子释放和细菌靶向能力。(C)使用MCS@PDA@GCS纳米颗粒靶向体内感染或创面感染、治疗感染并加速创面愈合。
该研究在铜掺杂介孔二氧化硅纳米颗粒表面包覆了聚多巴胺赋予其光热性能，进一步通过接枝乙二醇壳聚糖实现了纳米颗粒的细菌靶向性。（乙二醇壳聚糖在细菌感染引起的酸性环境中呈现正电荷，易与带负电荷的细菌结合）。光热结合铜离子产生的“热离子”不仅表现出优异的直接杀菌作用，还能够激活炎性巨噬细胞的表达，增强其免疫清除功能。
图2：MCS@PDA@GCS纳米颗粒的“热离子”抗菌效应
图3：MCS@PDA@GCS纳米颗粒促进感染伤口愈合。(A)不同时间的伤口愈合代表性图片，(B-C)伤口愈合痕迹及愈合率统计
更有意思的是，该材料适度释放的铜离子、硅离子与低温产生的温和“热离子”效应能够促进内皮细胞的增殖、迁移及血管化，进一步加速感染创面愈合。相关研究成果以“Targeted hot ion therapy of infected wound by glycol chitosan and polydopamine grafted Cu-SiO2 nanoparticles”为题发表在Nano Today（IF：20.722）杂志上。该工作得到了国家重点研发计划 (2016YFC1100201)，国家自然科学基金项目(81772364,81671830,31900945)，上海市科委项目(19411962600,19441902300)等项目的支持。
