多微生物伤口感染是全球感染性疾病相关发病率和死亡率的一个重要因素。传统上，此类感染的治疗主要依赖大剂量抗生素，往往会导致全身副作用，并加剧抗生素耐药性。因此，迫切需要开发一种安全有效的平台，用于多微生物伤口感染的无抗生素治疗。

近日，新加坡国立大学陈小元教授，曹芳芳博士，吉林农业大学董凯教授，徐晨副教授团队在期刊《Advanced Healthcare Materials》上，发表了最新研究成果“NIR-Actuated Botanicals/Nanozymes Nanofibrous Membranes for Antibiotic-Free Triple-Synergistic Therapy Against Polymicrobial Wound Infections”。研究提出了一种结合植物源药物和纳米酶的近红外（NIR）光驱动纳米纤维膜。在低强度 808 nm近红外激光照射下，可实现盐酸小檗碱（BBH）的可控释放，并增强类过氧化物酶（POD）活性。这种近红外光驱动的植物疗法/光热疗法（PTT）/化学动力疗法（CDT）系统在体外和体内根除MRSA和PA方面都表现出很高的疗效，还能减轻多微生物感染伤口的炎症反应并促进伤口愈合，突显其作为抗生素疗法替代品的潜力。

图1：PCB纳米纤维的制备过程及其通过三协同体系杀菌机理与促进伤口愈合作用

首先，合成ZIF-8纳米立方体作为前驱体。然后通过单宁酸刻蚀，碳化热解和载药处理得到了具有POD样酶活性、光热特性和载药能力的治疗药物HZCB。SEM图像显示这些纳米粒子具有均匀尺寸的立方六面体形貌，具有独特的中空结构。

图2：HZCB合成示意图和形貌

选择PVA作为HZCB纳米治疗剂的载体，通过静电纺丝法制备PCB纳米纤维膜。SEM图像显示，PVA、PC和PCB纳米纤维膜保持一致的网络状多孔结构，纤维直径均匀，约为195nm。在低强度NIR激光照射下，PCB纳米纤维膜在5 min内的温度可达到45.8℃，显示出优越的光热效率。PCB纳米纤维膜能够通过NIR激光刺激实现响应性药物释放。

图3：PCB纳米纤维膜的近红外光热转化能力和光驱动药物释放

与其他纳米酶类似，HZC的催化活性依赖温度与pH值。HZC的最佳催化pH为4.0，而在中性pH条件下，652 nm处几乎没有观察到吸收，显示出较低的相对酶活性，表明HZC的催化活性主要在酸性条件下有效。PCB纳米纤维膜表现出与HZC相当的催化活性，表明其作为有效的POD酶模拟物的潜力。

图4：HZC与PCB的类POD酶催化活性

PCB纳米纤维膜在多微生物皮肤感染伤口上产生了与体外观察一致的光热效应，足以对细菌造成伤害而引起正常组织的热损伤。在特定的治疗天数内监测并拍摄伤口愈合情况，对照组表现出炎症和缓慢的愈合速度，而PCB纳米纤维膜+H2O2+ NIR组的伤口几乎完全愈合。在低光强度下产生的温和光热效应不仅没有不良影响，而且增强了POD模拟酶性能和PCB纳米纤维膜中的BBH释放，有效对抗多微生物细菌感染，促进多微生物感染伤口的愈合。这强调了PCB这种三协同系统在减少伤口早期细菌感染方面的有效性。

图5：PCB纳米纤维膜促进多微生物感染皮肤伤口愈合

论文链接：

 https://doi.org/10.1002/adhm.202401657