Bioactive Materials
仿生光热DNA cryogel促进耐药菌感染创面修复

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该研究开发了一种仿皮肤结构的DNA/gelatin基光热crgel，通过整合MXene@ZIF8纳米复合物实现抗菌和氧化应激调控双重功能，为慢性感染创面修复提供了创新解决方案。

 

文献概述

本文《Skin-inspired phototherapeutic cryogel ameliorates infected wound healing by orchestrating mechanotransduction and immunomodulation》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了基于DNA和明胶的仿生crgel平台，该平台通过引入金属有机框架修饰的MXene实现近红外光响应，从而有效对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染，促进无瘢痕创面修复。研究结合了生物材料科学、光热治疗和氧化应激调控技术，展示了其在创面修复中的巨大潜力。

背景知识

慢性创面，尤其是由耐药微生物如MRSA引起的创面，是临床治疗中的重大挑战。这类创面常伴随过度炎症反应、氧化应激增强和纤维化，导致愈合延迟。传统抗菌敷料在酸性创面环境中常失活，无法有效清除MRSA，限制了其临床应用。近年来，光热响应型敷料因其高效的抗菌能力和可控释放特性，成为创面管理的新方向。本研究基于皮肤表皮的结构仿生设计，结合DNA/gelatin基质与MXene@ZIF8纳米复合物，旨在模拟天然皮肤微环境，同时通过温和光热治疗增强抗菌活性和组织再生能力。研究团队通过材料表征、细胞实验及动物模型验证，系统性地评估该crgel在创面修复中的应用潜力。

 

提供基因编辑小鼠模型构建服务，支持多种组织特异性基因调控研究，适用于创面修复相关机制探索。

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研究方法与实验

研究人员通过冷冻凝胶化技术构建仿皮肤结构的DNA/gelatin cryogel平台，并在其中引入MXene@ZIF8纳米复合物，以增强光热性能和Zn2+的可控释放。材料的结构、机械性能和光热响应能力通过SEM、XRD、FT-IR、XPS等方法进行表征。抗菌性能评估包括生长曲线抑制实验、平板稀释法、生物膜抑制实验等。同时，研究还评估了crgel对HaCaT角质细胞和RAW 264.7单核细胞的生物相容性、细胞迁移促进作用以及氧化应激调控能力。体内实验采用小鼠感染创面模型，评估光热治疗后创面愈合情况、新生血管化、表皮再生、胶原沉积及抗炎作用。

关键结论与观点

• MXene@ZIF8修饰的DNA/gelatin cryogel展现出优异的近红外（NIR）光响应性，在1.0 W cm−2激光照射下可迅速升温至41–43 °C，有效杀灭MRSA和大肠杆菌。
• 该crgel在酸性（pH 6.0）环境中Zn2+释放显著增强，且光热刺激进一步促进Zn2+释放，有助于抗菌和氧化应激调控。
• 体外实验显示，crgel可显著抑制生物膜形成，并破坏细菌膜完整性，提升角质细胞活力和迁移能力，促进细胞骨架重塑和细胞角蛋白表达。
• 体内实验表明，该材料促进厚表皮生成、新生血管形成、肉芽组织增生、毛囊再生及抗炎反应，修复效果接近天然皮肤，且无明显瘢痕形成。
• 转录组分析揭示该材料通过Zn2+调控多个关键基因（如cytokeratin和zinc finger蛋白），促进创面重塑，表明其机制涉及免疫调节和细胞机械转导。

研究意义与展望

该仿生DNA cryogel为慢性感染创面修复提供了新型多功能敷料，其光热响应和Zn2+释放能力在抗菌、氧化应激调控及免疫调节中具有协同作用。未来可进一步优化材料降解速率和体内长期安全性，拓展其在烧伤、糖尿病足等复杂创面修复中的应用。

 

提供多种代谢与免疫调控相关疾病模型构建服务，涵盖氧化应激、炎症、抗菌及组织再生研究方向。

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结语

本研究成功构建了一种仿生光热响应型DNA cryogel敷料，该材料在近红外光刺激下实现Zn2+的可控释放，有效清除MRSA感染并促进无瘢痕创面愈合。其抗菌机制涉及膜破坏、氧化应激调控及免疫调节，体内实验进一步验证其促进新生血管、表皮再生和抗炎能力。该材料为临床慢性创面管理提供了新的生物活性敷料选择，具有良好的转化潜力。

 

Sayan Deb Dutta, Jeong Man An, Md Moniruzzaman, Yong-kyu Lee, and Ki-Taek Lim. Skin-inspired phototherapeutic cryogel ameliorates infected wound healing by orchestrating mechanotransduction and immunomodulation. Bioactive Materials.