He QX抗菌科技圈

第一作者：Yunhao Yu

通讯作者：杨英威,田间

通讯单位：武汉大学

研究速览：

近期，武汉大学田间教授、吉林大学杨英威教授等人在Advanced Healthcare Materials上共同发表了自组装Corrole/壳聚糖光热纳米颗粒加速糖尿病感染伤口愈合的研究工作。高血糖引起的微血管功能障碍导致糖尿病愈合缓慢，明显增加细菌感染的风险。抗生素的滥用也会导致细菌耐药性，使糖尿病伤口的处理更具挑战性。因此，急需开发新的抗菌剂或克服抗生素耐药性的策略。该论文以单羧基corrole (MCC)和壳聚糖为原料，通过氢键和π-π堆积组装成新型超分子光热纳米颗粒(MCC/CS NPs)，用于治疗细菌伤口感染。MCC分子具有良好的光热性能，具有生物活性的壳聚糖具有适度的抑菌作用。壳聚糖模板自组装诱导MCC在MCC/CS NPs中聚集，进一步猝灭分子荧光，实现66.4%的光热转换效率。此外，高正电荷的MCC/CS NPs可以通过静电相互作用选择性地靶向细菌。在近红外激光照射下，MCC/CS NPs在体外对大肠杆菌(E. coli)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)产生了强大的光热和固有的抗菌协同效应。此外，细菌感染的糖尿病伤口模型证实了MCC/CS NPs能有效杀死耐药细菌，加速伤口愈合和血管生成，并具有良好的生物相容性，是一种新型高效光热抗菌纳米平台。

图1.　MCC/CS NPs的光热性能。a) 660 nm激光(500 mW cm-2)照射下MCC/CS NPs在水溶液(50 μg mL-1)和PBS中的红外热照片。b) 不同浓度激光(660 nm, 500 mW cm-2)照射下MCC/CS NPs的温度变化曲线。c) 不同强度660 nm激光照射下MCC/CS NPs (100 μg mL-1)的温度升高。d) 660 nm激光照射5 min的5个ON/OFF循环下MCC/CS NPs的温度变化。e) 激光照射(660 nm, 500 mW cm-2)超纯水中MCC/CS NPs的光热效应。f) 冷却期时间与温度负自然对数的关系图。

图2.　 体外MCC/CS NPs与细菌的相互作用及光热效应。a) 静电与细菌的相互作用及MCC/CS NPs体外光热抗菌作用示意图。b) MCC/CS NPs (100 μg mL-1)孵育前后细菌Zeta电位的变化。c) 不同处理下MRSA的PI和DAPI染色荧光图像。d) MRSA和E. coli的相对PI荧光强度。

图3.　 MCC/CS NPs体外抗菌活性评价。用MCC/CS NPs (200 μg mL-1)和660 nm激光照射(500 mW cm-2, 10 min)处理大肠杆菌 (a)和MRSA (b)的琼脂平板照片。PBS作为对照。(c) E. coli和(d) MRSA菌落计数结果。e) 不同处理后MRSA的TEM图像。f) 不同处理MRSA的SEM形态学图像。

图4.　 MCC/CS NPs在体内促进创面愈合作用的评价。a) 糖尿病MRSA感染创面建立模型及创面处理示意图。b) 不同治疗组感染伤口第1、3、7、9、13天的照片。c) 13天内各组间相对创面面积。d) 13天创面痕迹模拟分析。e) 不同治疗组创面部位菌落生长的代表性照片及相应定量结果。

结论

该工作开发了由单羧基corrole (MCC)和壳聚糖组成的超分子自组装NPs (MCC/CS NPs)作为具有抗菌和光热性能的糖尿病创面敷料，用于加速糖尿病创面愈合。在氢键和π-π叠加作用的驱动下，MCC/CS NPs与MCC在高度聚集状态下组装，完全抑制了荧光发射，实现了66.4%的优异光热转换效率和优异的光稳定性。MCC/CS NPs表面具有较高的正电荷，不仅提高了其在水溶液中的稳定性，而且通过静电相互作用对带负电荷的细菌表现出较高的吸引。MCC/CS NPs具有良好的细菌捕获能力和良好的光热体外抗菌效果。体内实验表明，MCC/CS NPs可实现协同抗菌活性，加速MRSA感染的糖尿病创面愈合，促进血管生成，并具有良好的生物相容性。这项工作为开发超分子光热抗菌剂以克服细菌耐药性提供了可选的策略。

全文链接： https://doi.org/10.1002/adhm.202201651

参考文献：Yunhao Yu, Rui Tian, Yu Zhao, Xudong Qin, Liefeng Hu, Jun-Jie Zou, Ying-Wei Yang, Jian Tian. Self-Assembled Corrole/Chitosan Photothermal Nanoparticles for Accelerating Infected Diabetic Wound Healing. Advanced Healthcare Materials. 2022

doi: 10.1002/adhm.202201651

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