Advanced Materials:‘剪枝’热消融实现精准抗菌治疗的响应干扰生物界面

传染性微生物与宿主细胞之间的斗争对人类的疾病或健康状况起决定作用。迄今,由于抗生素滥用和耐药病原体的增加,细菌感染仍然是全球健康的主要威胁。为了防止抗生素的不利影响,出现了诸如光热和磁热等热消融疗法的替代策略来抑制细菌感染,但热消融过程中靶部位周围产生的过多热量通常会破坏宿主细胞并延长愈合时间,导致伤口无法正常愈合。

新加坡南洋理工大学陈晓东教授、南京医科大学胡本慧教授与美国斯坦福大学Reinhold H. Dauskardt、美国西北大学Teri W. Odom、厦门大学吴云龙、新加坡国立大学Chwee Teck Lim等课题组深度合作,报道了一种局部热管理策略用于缓解热消融治疗中的副作用,即利用响应干扰生物界面在热消融过程中选择性杀灭细菌并最大限度地减少宿主细胞间内聚力的损失,而实现这种精准抗菌治疗的关键因素被命名为TRIM(热干扰界面诱导缓解)效应。 具体来说,具有TRIM效应的敷料膜由热响应水凝胶区和机械支撑区按仿生结构微尺度化之后排列组成,表面的动态微形貌可在红外辐射下干扰细菌定植并提升灭菌效率。在热消融治疗中,该敷料膜表面的热响应微区会收缩呈现‘微谷’形貌,从而响应调节与附着皮肤的界面接触,将皮肤损伤的风险降至最低。由于产生的热量被限域在微谷中,更利于集中杀灭同样因微谷形貌单分散分布的细菌。力学生物学研究进一步表明,对于表面特征而言,具有关键尺寸的TRIM敷料膜在维持表皮细胞间内聚力方面起着至关重要的作用。在耐药菌感染的小鼠中进行的活体研究表明,具有TRIM效应的热响应伤口敷膜可有效降低副作用、消除感染并促进伤口愈合。该研究实现了针对细菌感染的无抗生素治疗。同时研究者相信,此项研究证明了临床敷料的转化潜力,将对抗菌疗法的未来生物界面设计有启示作用。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201907030)上。