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海南大學李萌婷、格里菲斯大學肖嵐 CEJ：光激發多功能復合金納米花溫和光熱/光動力/藥物控釋聯合療法促進感染性皮膚組織修復

2024-02-08 來源：高分子科技

抗生素的濫用和產生耐藥性仍是感染治療過程中的“瓶頸”問題。光熱療法(PTT)是一種新型的非侵入性治療技術,在處理耐藥細菌方面表現出巨大的潛力。前期研究發現，光熱溫度越高，對細菌殺傷力越大，抗菌效果越好。光熱升溫至50℃及以上，可以有效殺滅細菌，抑制耐藥菌引發的感染。但局部的過高熱（>50℃）會對正常組織造成不可逆的傷害，不利于膠原的沉積和血管化，影響組織愈合。因此，單純依賴光熱療法治療感染性組織修復有其局限性。優化單一的光熱治療方案，升級溫和光熱-光動力聯合療法，發揮1+1>2的效果，再協同抑炎藥物控釋，改善免疫微環境，是治療感染性組織修復的有效手段。

為此，設計了一種在光激發下具有光熱/光動力/藥物控釋的多功能復合金納米花顆粒，在溫和光熱（~45℃, mPTT）/光動力（PDT）聯合治療下有效抑制感染，協同非緇類抑炎藥物調節免疫微環境，促進感染性組織愈合（圖1）。

圖1 復合金納米花（PAu@C/B）的合成及促進感染性皮膚組織再生示意圖

首先通過課題組首創的“模板法”合成了分散性佳、穩定性好，光熱轉化效率高的超支化的“蒲公英狀”金納米花顆粒（AuNFs），利用金納米花表面特殊的官能團及高比表面積的特點，在其上負載了光敏劑(Ce6, PDT)和非緇類抑炎藥物(溴芬酸鈉/BS)，最終形成多功能復合金納米花顆粒（PAu@C/B）（圖2）。在808 激光照射下，PAu@C/B迅速升溫，展現出優異的光熱性能；660 nm激光照射激發PAu@C/B，在Ce6的作用下生成¹O₂；最后，在溫和光熱作用下，NIR發揮“開關”作用，調節抑炎藥物的釋放行為（圖3）。

圖2 復合金納米花（PAu@C/B）的表征

圖3 復合金納米花（PAu@C/B）的多功能性展示

體外抗菌實驗證明，溫和光熱療法（~45℃, PTT）聯合光動力療法（¹O₂, PDT）相較于單純光熱或光動力治療，能夠有效抑制細菌生長和生物膜形成，抑菌率和生物膜抑制率達到99%（圖4）。

圖4 復合金納米花（PAu@C/B）的體外抗菌活性

構建了MRSA感染的皮下膿腫和皮膚全切模型，在溫和光熱/光動力作用下有效控制感染；在非緇類抑炎藥物溴芬酸鈉（BS）的作用下誘導巨噬細胞向抗炎型極化，從而調節了免疫微環境。體內實驗證實復合金納米花在光激發下能夠有效抑制感染，促進膠原沉積和血管生成，加速了感染性組織的愈合（圖5-6）。

圖5 復合金納米花（PAu@C/B）在皮下膿腫模型的治療效果

圖6 復合金納米花（PAu@C/B）治療后免疫調節活性研究

相關研究成果近期以“Photo-triggered Multifunctional Gold-based Hybrid Nanoflowers Promote Infectious Skin Regeneration”為標題發表在學術期刊Chemical Engineering Journal上。海南大學李萌婷副教授、鄧喬元副研究員、Griffith University Lan Xiao為共同通訊作者，海南大學碩士研究生洪季璇、朱嘉琪為共同第一作者。該研究得到了海南省青年基金（520QN224）、海南省重點研發國際合作項目（GHYF2022001）的支持。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724004224

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（責任編輯：xu）

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