皮膚是人體的第一道防線，一旦破損，細(xì)菌便乘虛而入。傷口感染不僅導(dǎo)致劇烈的炎癥反應(yīng)和組織損傷，延遲愈合進(jìn)程，還可能引發(fā)致命的全身性感染。抗生素曾是抗感染治療的“王牌”，但隨著細(xì)菌耐藥性的日益嚴(yán)峻，這張“王牌”的效力正在大打折扣。與此同時(shí)，一種名為光動(dòng)力療法（Photodynamic Therapy, PDT）的非抗生素療法嶄露頭角。它利用特定波長(zhǎng)的光激活光敏劑，產(chǎn)生具有強(qiáng)大殺傷力的活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS），能夠高效殺滅包括耐藥菌在內(nèi)的多種病原體，且不易誘發(fā)耐藥性。然而，傳統(tǒng)的小分子光敏劑（如二氫卟酚e6, Chlorin e6, Ce6）常常面臨“出師未捷身先死”的困境——它們?cè)谒�溶液中不穩(wěn)定、容易聚集失活，并且在傷口部位停留時(shí)間短，導(dǎo)致治療效果大打折扣。

為了攻克這些瓶頸，陸軍軍醫(yī)大學(xué)（第三軍醫(yī)大學(xué)）大坪醫(yī)院皮膚科的研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，從自然界獲取靈感，開(kāi)發(fā)了一種新型多功能復(fù)合水凝膠敷料。他們的研究論文發(fā)表在《Materials Today Bio》上。研究人員構(gòu)想了一個(gè)“一石二鳥(niǎo)”的策略：不僅要解決光敏劑的遞送難題，還要為傷口愈合額外“添磚加瓦”。他們利用仿生礦化技術(shù)，以光敏劑Ce6自身為模板，將其封裝在生物相容性良好的鎂磷酸鹽納米顆粒中，合成了CMP NPs。接著，他們將這種“載藥納米顆粒”與天然材料明膠以及一種天然保濕因子（PCA-Na）復(fù)合，制備出一種具有溫敏性的復(fù)合水凝膠敷料（CMP/Gel）。在這個(gè)精巧的設(shè)計(jì)中，明膠水凝膠作為“大本營(yíng)”，延長(zhǎng)了CMP NPs在傷口局部的駐留時(shí)間；天然保濕因子增強(qiáng)了水凝膠的保濕能力和機(jī)械強(qiáng)度；而CMP NPs則扮演了“雙重特工”的角色：一方面，其在紅光照射下發(fā)揮強(qiáng)大的PDT抗菌作用；另一方面，納米顆粒降解緩慢釋放出的鎂離子（Mg²⁺），被證實(shí)具有抗氧化、抗炎和促進(jìn)血管生成的多種生物學(xué)功能，能夠協(xié)同促進(jìn)組織修復(fù)。

為了驗(yàn)證這一設(shè)計(jì)，研究人員運(yùn)用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方法。在材料構(gòu)建與表征方面，他們通過(guò)仿生礦化法合成CMP NPs，并利用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線光電子能譜等手段對(duì)其形貌、成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)表征；通過(guò)流變學(xué)、溶脹降解實(shí)驗(yàn)等評(píng)估了CMP/Gel水凝膠的物理化學(xué)性能。在功能驗(yàn)證方面，他們采用濾紙片擴(kuò)散法、細(xì)菌死活染色、掃描電鏡觀察評(píng)估了材料的體外抗菌和抗生物膜效能；通過(guò)CCK-8、活死染色、溶血實(shí)驗(yàn)、以及主要器官的組織病理學(xué)檢查綜合評(píng)價(jià)了材料的生物相容性。在機(jī)制探究層面，他們利用Transwell遷移實(shí)驗(yàn)、EdU增殖檢測(cè)、體外血管生成實(shí)驗(yàn)（管形成實(shí)驗(yàn)）、免疫熒光染色（檢測(cè)CD31和VEGF表達(dá)）以及DCFH-DA熒光探針結(jié)合流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)ROS水平，深入研究了CMP/Gel促血管生成、促增殖遷移及抗氧化應(yīng)激的細(xì)胞學(xué)機(jī)制。最后，通過(guò)建立小鼠金黃色葡萄球菌感染的全層皮膚缺損模型，在體評(píng)估了材料的抗菌效果和促愈合能力，并利用RNA測(cè)序技術(shù)對(duì)愈合組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，從分子層面闡釋其作用機(jī)制。

研究人員成功通過(guò)仿生礦化工藝合成了CMP NPs。表征結(jié)果顯示，這些納米顆粒呈均勻的球形，平均流體動(dòng)力學(xué)直徑約為420納米，分散性良好。元素映射和X射線光電子能譜分析證實(shí)了C、N、O、Mg、P元素共存，表明Ce6被成功封裝。紫外-可見(jiàn)光譜顯示Ce6的特征吸收峰發(fā)生紅移，表明納米顆粒內(nèi)部存在π-π堆積相互作用。傅里葉變換紅外光譜中Ce6的C=O伸縮振動(dòng)峰減弱或消失，提示Ce6與Mg²⁺發(fā)生了配位。X射線衍射圖譜顯示CMP NPs為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，這可能有利于其在生理環(huán)境中的生物降解。

將CMP NPs、天然保濕因子與明膠溶液混合，在室溫下成功制備了CMP/Gel復(fù)合水凝膠。掃描電鏡顯示其具有多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，元素映射證實(shí)CMP NPs均勻分布在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中。流變學(xué)測(cè)試表明，水凝膠的儲(chǔ)能模量始終高于損耗模量，表現(xiàn)出典型的彈性固體行為。性能測(cè)試表明，CMP/Gel水凝膠具有優(yōu)異的溶脹性能、可控的降解速率、足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的粘附力，能滿足傷口敷料的基本要求。

在紅光照射下，CMP/Gel能持續(xù)產(chǎn)生活性氧。抗菌實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)論是CMP NPs還是CMP/Gel，在光照條件下對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的、濃度依賴性的殺滅作用，能形成清晰的抑菌圈。細(xì)菌死活染色顯示，處理組細(xì)菌大面積死亡（紅色熒光），而對(duì)照組細(xì)菌大多存活（綠色熒光）。掃描電鏡觀察進(jìn)一步證實(shí)，經(jīng)CMP/Gel + 光處理的細(xì)菌細(xì)胞膜發(fā)生嚴(yán)重破損和內(nèi)容物泄漏。此外，該材料還能有效抑制和破壞已形成的細(xì)菌生物膜。

細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示，CMP、Gel及CMP/Gel處理對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和人永生化角質(zhì)形成細(xì)胞的活力無(wú)不利影響，甚至表現(xiàn)出一定的促增殖作用。溶血實(shí)驗(yàn)表明所有實(shí)驗(yàn)組的溶血率均低于5%，符合生物材料血液相容性標(biāo)準(zhǔn)。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)后，主要器官的蘇木精-伊紅染色未發(fā)現(xiàn)明顯病理改變，證明材料具有良好的體內(nèi)安全性。

EdU增殖實(shí)驗(yàn)和Transwell遷移實(shí)驗(yàn)表明，含有Mg²⁺的CMP和CMP/Gel能顯著促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移。體外血管生成實(shí)驗(yàn)顯示，CMP/Gel處理組的內(nèi)皮細(xì)胞能夠形成更復(fù)雜、更密集的管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。免疫熒光染色證實(shí)，CMP/Gel能顯著上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞中血管生成關(guān)鍵標(biāo)志物CD31和VEGF的表達(dá)。在過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激模型中，CMP/Gel能有效清除細(xì)胞內(nèi)過(guò)量的ROS，表現(xiàn)出顯著的抗氧化能力。

在小鼠金黃色葡萄球菌感染的全層皮膚缺損模型中，CMP/Gel聯(lián)合紅光照射治療展現(xiàn)了卓越的促愈合效果。與PBS對(duì)照組相比，CMP/Gel + 光處理組的傷口面積縮小最快，到第9天時(shí)幾乎完全愈合。傷口組織細(xì)菌培養(yǎng)顯示，該處理能顯著減少傷口部位的活菌數(shù)。組織學(xué)分析表明，CMP/Gel + 光組傷口再上皮化完全，膠原排列有序，炎癥浸潤(rùn)輕微。免疫組化染色進(jìn)一步顯示，該組傷口組織中標(biāo)志血管新生的CD31陽(yáng)性微血管和標(biāo)志細(xì)胞增殖的Ki67陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量均顯著多于其他各組。

通過(guò)對(duì)傷口組織進(jìn)行RNA測(cè)序分析，研究人員從分子層面揭示了CMP/Gel的作用機(jī)制。與PBS對(duì)照組相比，CMP/Gel處理組有1339個(gè)基因表達(dá)發(fā)生顯著變化。通路富集分析發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)基因顯著富集于VEGF、PI3K-Akt、JAK-STAT等與血管生成和細(xì)胞增殖相關(guān)的信號(hào)通路，以及NF-κB、IL-17等與炎癥反應(yīng)相關(guān)的通路。基因本體分析也顯示，生物學(xué)過(guò)程主要與“血管生成的正調(diào)控”、“細(xì)胞遷移”等相關(guān)。這提示Mg²⁺可能通過(guò)激活VEGF-PI3K/Akt和JAK-STAT通路來(lái)促進(jìn)血管新生和細(xì)胞行為，同時(shí)通過(guò)抑制NF-κB/IL-17通路來(lái)減輕炎癥反應(yīng)，從而多維度重塑傷口微環(huán)境，促進(jìn)高質(zhì)量愈合。

本研究成功開(kāi)發(fā)了一種集光動(dòng)力抗菌與離子生物學(xué)治療于一體的多功能復(fù)合水凝膠敷料。其核心創(chuàng)新在于通過(guò)仿生礦化技術(shù)，將光敏劑Ce6與具有生物活性的鎂磷酸鹽“合二為一”，構(gòu)建了兼具高效PDT功能和Mg²⁺介導(dǎo)的促修復(fù)功能的CMP NPs，并進(jìn)一步將其整合于性能優(yōu)良的明膠基水凝膠中。該系統(tǒng)在紅光激活下，能通過(guò)Ce6產(chǎn)生ROS高效清除細(xì)菌，同時(shí)利用緩釋的Mg²⁺發(fā)揮抗氧化、抗炎、促血管生成和促組織再生的多重協(xié)同作用。系統(tǒng)的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該策略能有效控制感染、加速傷口閉合、并改善愈合質(zhì)量。這項(xiàng)研究不僅為克服光敏劑臨床應(yīng)用瓶頸提供了新思路，也為開(kāi)發(fā)無(wú)需抗生素、主動(dòng)促進(jìn)組織再生的“智能”傷口敷料提供了具有良好臨床轉(zhuǎn)化前景的新方案，代表了感染傷口治療策略的一個(gè)重要進(jìn)步。