上海
皮肤损伤后，细菌感染、持续炎症和组织再生受阻往往相互交织，尤其面对耐药菌感染和复杂创面微环境，传统伤口敷料难以兼顾高效抗菌与组织修复。如何利用外界能量主动激活治疗功能，实现 “ 抗菌+促修复 ” 协同治疗，是智能生物医用材料领域的重要研究方向。
近日，新加坡国立大学 林志群 、南京邮电大学 谢燕楠 、 代宝莹 联合南京市口腔医院 董衡 ，在 Advanced Science 期刊 在线发表题为Dual-Responsive Hydrogels Integrate Bioelectrical Stimulation and Piezo-Photocatalysis for Regenerative Treatment of Infected Wounds的研究论文。该研究构建了一种双响应多功能复合水凝胶PVA/P(VDF-TrFE)/BiOClBr@PDA（简称PPBP），将压电效应、光催化效应与生物电刺激有机融合，实现光能和机械能向治疗性电信号及活性氧（ROS）的协同转化，为感染创面的抗菌与组织修复提供新策略。
双响应水凝胶：让外界能量转化为治疗动力
PPBP以PVA为柔性水凝胶基体，P(VDF-TrFE)提供压电响应，能够将超声或机械形变转化为局部电势；BiOClBr@PDA作为可见光响应催化组分，在光照下产生光生载流子并进一步生成ROS。三者协同构建了兼具柔韧性、组织适配性和多功能响应能力的复合水凝胶。进一步研究表明，超声诱导的压电场能够促进光生电子-空穴分离与界面电荷迁移，抑制载流子复合，从而增强ROS生成。ESR结果显示，协同刺激下体系能够产生大量超氧自由基及少量羟基自由基。
高效抗菌：ROS与局部电刺激协同作用
在金黄色葡萄球菌（ S. aureus ）模型中，PPBP在单独光照和超声条件下的细菌灭活效率分别约为51.8%和37.2%，而光照与超声协同处理后达到97.7%。显微观察显示，协同处理可导致细菌细胞膜皱缩、结构坍塌及膜穿孔。此外，PPBP对MRSA、 E. coli 及成熟细菌生物被膜同样表现出良好的抗菌效果，显示出其应对复杂感染微环境的潜力。
不止于杀菌：促进感染创面组织再生
该研究进一步利用压电效应产生的局部电势，为创面提供类似内源性生物电信号的刺激，与ROS抗菌作用协同促进组织修复。在金黄色葡萄球菌感染的全层皮肤创面模型中，光照+超声协同治疗表现出最显著的修复效果，治疗结束时平均残余创面面积仅约0.07 cm 2 ，创面细菌灭活效率约98.4%。组织学结果显示，协同治疗促进了再上皮化、胶原沉积、血管生成及组织重塑；Tgfb1、Arg-1、Vegfa和Col1a1等组织修复相关基因表达也明显上调。同时，主要脏器未见明显组织病理学异常，表现出良好的生物安全性。
揭示多重协同机制
基于上述结果，研究提出了 “ 压电催化—压电场增强光催化—生物电刺激促修复 ” 的多重协同机制 。该研究 实现了从单一抗菌向 “ 抗菌+促修复 ” 一体化治疗模式的转变，将多源能量响应、压电场调控、催化抗菌和生物电刺激有机融合，为下一代主动响应、无创激活和智能治疗型伤口敷料提供了新的设计思路与理论依据。
图. “压电催化—压电场增强光催化—生物电刺激促修复”多重协同机制示意图
原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.77132
制版人：十一
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