磁性阴阳微马达光热“焊接”促进组织伤口愈合

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磁场引导阴阳型微马达有序聚集在组织伤口附近并实现光热愈合的示意图

利用光热引发的高温能够降低伤口术后感染的风险,是一种悠久的消炎杀菌方法。近年来,借助光热方法与纳米技术的结合来治疗组织伤口的研究日益增多。光热疗法对愈合有机体的组织损伤具有积极作用,相对于传统的手术缝合、纳米粒子交联等方法,激光治疗具有治疗时间短、组织伤口闭合快、细菌等引起伤口感染的风险小等特点。采用近红外激光辐照组织伤口能够有效促进患处组织细胞新陈代谢,从而加快伤口愈合。基于聚电解质多层膜的微纳米结构具有尺寸可控以及易于实现多功能化等优点,在药物递送、光热治疗等生物医学领域具有良好的应用前景。

哈尔滨工业大学贺强教授及其研究团队在利用磁性阴阳微马达可控光热“焊接”组织伤口等方面取得了重要进展。他们采用层层自组装技术将生物相容性的聚电解质多层膜包裹在二氧化硅粒子表面,并通过集成四氧化三铁纳米粒子和金金属层,制备出具有金壳结构的磁性聚电解质阴阳微马达。通过外加磁场的引导,阴阳型微马达可以克服伤口溢出体液的粘滞阻力,并有序地排列在组织伤口两侧。利用磁场可以调控光热治疗的区域,从而降低对健康组织的损害。在近红外激光照射下,阴阳微马达的金壳结构可以有效地将吸收的光能转化成热能,而光热效应引起的局部高温可以促进组织伤口的止血以及闭合。力学性能测试表明基于阴阳微马达的光热治疗可以使机体组织基本恢复原有的机械性能。

当前的伤口手术缝合技术虽然可以借助可降解的缝合线使伤口固定,但手术过程是建立在伤害健康组织的基础上的,而且某些器官并不适合缝合,缝合愈后的疤痕通常也较大。研究表明,通过磁性阴阳微马达的光热治疗,小鼠伤口闭合较好,愈合速度快,愈后伤口疤痕面积最小,组织功能恢复也较好。切片实验表明光热产生的高温仅对粒子周围300 μm范围内的健康细胞有所损害。随着结痂部位的脱落,阴阳微马达在组织内部的残留数量也较少。相关论文在线发表在Advanced Science杂志上。