近日，中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院周文虎教授團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一區(qū)TOP期刊，NI指數(shù)雜志，影響因子19）上發(fā)表題為“Smart Nanosilver Strikes Twice: Precision Bacteria Killing Meets Autophagy-Boosted Healing for Infected Wounds”的研究論文。該研究提出了一種創(chuàng)新性pH響應(yīng)核殼結(jié)構(gòu)納米銀平臺（PST/Ag），實(shí)現(xiàn)了感染性傷口的“精準(zhǔn)殺菌-自噬促愈”雙效協(xié)同治療，開創(chuàng)了納米銀在組織修復(fù)領(lǐng)域的新應(yīng)用模式。
圖1. PST/Ag納米顆粒的構(gòu)建及作用機(jī)制示意圖
A）PST/Ag納米顆粒的制備過程及其在酸性微環(huán)境中響應(yīng)性降解示意圖。通過5-羥色胺在堿性條件下的自氧化聚合，實(shí)現(xiàn)銀離子的原位還原并形成聚羥色胺（PST）包覆層；該殼層在感染相關(guān)的弱酸環(huán)境中可降解，促進(jìn)Ag?釋放。B）PST/Ag在感染部位的抗菌機(jī)制示意圖。Ag?釋放后高效破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)并清除生物膜，實(shí)現(xiàn)廣譜快速殺菌。C）PST/Ag在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的良好生物相容性及其促愈合作用示意圖。通過調(diào)控細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)、誘導(dǎo)自噬、促進(jìn)細(xì)胞增殖遷移及免疫微環(huán)境重塑，協(xié)同提升組織修復(fù)效果并預(yù)防瘢痕形成。
【研究背景】
細(xì)菌感染是導(dǎo)致傷口慢性化、愈合延遲的關(guān)鍵病理因素。傳統(tǒng)銀納米敷料雖具有廣譜抗菌優(yōu)勢，但其非選擇性釋放的銀離子（Ag?）在殺滅病原菌的同時(shí)往往損傷哺乳動(dòng)物細(xì)胞，制約傷口修復(fù)進(jìn)程。如何破解抗菌效應(yīng)與生物相容性之間的"矛與盾"難題，成為感染性傷口治療領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。為此，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性開發(fā)出具備微環(huán)境響應(yīng)能力的PST/Ag納米平臺，兼顧高效殺菌與組織修復(fù)需求。
【創(chuàng)新突破】
研究以5-羥色胺（serotonin, 5-HT）為原料，利用其在堿性條件下的自氧化聚合能力原位還原銀離子，合成包覆有聚羥色胺（PST）殼層的銀納米顆粒。該殼層在感染部位的弱酸性環(huán)境下快速降解，釋放Ag?，從而增強(qiáng)局部抗菌活性；而在正常細(xì)胞微環(huán)境中則穩(wěn)定存在，減少Ag?泄露，顯著降低細(xì)胞毒性。該研究首創(chuàng)pH響應(yīng)型核殼納米銀（PST/Ag），通過"辨微環(huán)境而施治"的智能策略，實(shí)現(xiàn)了"精準(zhǔn)抗菌-微環(huán)境重編程-自噬激活"的多級協(xié)同治療，為復(fù)雜感染創(chuàng)面提供了突破性解決方案。
多重機(jī)制，協(xié)同治療
·廣譜高效抗菌：PST/Ag對革蘭氏陽性與陰性耐藥菌均表現(xiàn)出卓越的殺菌能力，并可有效破壞細(xì)菌生物膜，具有優(yōu)異的起效速度與持續(xù)性。
·優(yōu)異生物相容性：相比傳統(tǒng)Ag NPs，PST/Ag可通過減弱細(xì)胞攝取、調(diào)節(jié)溶酶體中活性氧/氮物種（RONS）水平、形成次級納米顆粒和激活自噬通路等機(jī)制，大幅降低細(xì)胞毒性。
·激活自噬，修復(fù)組織：PST/Ag進(jìn)入細(xì)胞后激活自噬反應(yīng)，既可隔離銀納米粒潛在毒性，也促進(jìn)細(xì)胞增殖與遷移，加速組織修復(fù)。
·調(diào)控免疫微環(huán)境：PST/Ag促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2抗炎表型極化，減弱瘢痕形成相關(guān)通路的激活，協(xié)同促進(jìn)再生與瘢痕預(yù)防。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)其顯著療效
·在小鼠金黃色葡萄球菌感染模型中，PST/Ag凝膠可快速清除局部細(xì)菌負(fù)荷，加速愈合進(jìn)程，炎癥減輕、血管新生增強(qiáng)，且未顯著激活TGF-β通路，有效預(yù)防瘢痕形成。
·在兔耳瘢痕模型中，PST/Ag凝膠可抑制異常成纖維細(xì)胞活化，促進(jìn)III型膠原分泌，改善新生皮膚彈性和結(jié)構(gòu)，減少增生性瘢痕。
【學(xué)術(shù)價(jià)值】
本研究基于微環(huán)境響應(yīng)設(shè)計(jì)，成功開發(fā)出一種兼具抗菌與組織修復(fù)功能的多機(jī)制納米銀材料PST/Ag，提出了以“防御-調(diào)節(jié)”雙模態(tài)機(jī)制應(yīng)對感染性傷口的新策略。該材料在慢性傷口管理、組織工程、抗菌治療等方面展現(xiàn)出良好的臨床轉(zhuǎn)化前景，并為銀基納米材料的安全應(yīng)用開辟了新路徑。
中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院博士研究生朱皎皎為論文第一作者，周文虎教授為通訊作者。
【原文鏈接】https://doi.org/10.1002/adfm.202507797
【項(xiàng)目獲獎(jiǎng)】
2024年9月于湖北省獲第十一屆中國青年創(chuàng)青春大賽全國優(yōu)秀獎(jiǎng)
2023年12月于貴州省獲第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽國家三等獎(jiǎng)
2023年9月于湖南省長沙市獲第十五屆“挑戰(zhàn)杯”湖南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽省級一等獎(jiǎng)
2023年4月于湖南省長沙市中南大學(xué)獲中南大學(xué)第十七屆“升華杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽校級特等獎(jiǎng)
【成果轉(zhuǎn)化】
該科研成果已成功轉(zhuǎn)化為發(fā)明專利"一種多功能銀納米粒及其制備方法與應(yīng)用"，并以知識產(chǎn)權(quán)出資形式入股湖南顏科所生物科技有限公司。基于PST/Ag復(fù)合材料的廣譜抗菌特性，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各類抗菌消毒產(chǎn)品的開發(fā)，包括但不限于消毒濕巾、噴霧制劑及抗菌凝膠等產(chǎn)品形態(tài)，滿足不同應(yīng)用場景的衛(wèi)生需求。在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域，PST/Ag材料展現(xiàn)出顯著的應(yīng)用價(jià)值：其緩釋銀離子特性不僅能有效抑制創(chuàng)面周圍細(xì)菌生長，發(fā)揮廣譜抗菌作用，同時(shí)還能促進(jìn)組織修復(fù)，加速傷口愈合進(jìn)程，并有助于減少疤痕形成。目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正嚴(yán)格遵循消毒產(chǎn)品相關(guān)法規(guī)要求，積極推進(jìn)皮膚創(chuàng)面消毒產(chǎn)品的開發(fā)工作，以加速該科技成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化進(jìn)程。
【通訊作者簡介】
周文虎，中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院副院長，三級教授，博士生導(dǎo)師。入選全球前2%頂尖科學(xué)家2023、2024年榜單，主持各類國家級和省部級科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，湖南省科協(xié)青年人才托舉工程、湖南省優(yōu)秀青年基金、湖湘青年英才獲得者。以（共同）通訊作者身份在Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Adv. Sci.等國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文100余篇，總被引7000余次，H指數(shù)45；以第一發(fā)明人授權(quán)國家發(fā)明專利13項(xiàng)，已完成轉(zhuǎn)讓專利10項(xiàng)。榮獲湖南省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排1），任Exploration雜志科學(xué)編輯，Acta Pharm. Sin. B, Asian J. Pharm. Sci., Chin. Chem. Lett., Chin. J. Cancer Res.等雜志青年編委。
（一審：周文虎，二審：陳傳品，三審：曹東升）
