革蘭氏陰性菌感染已成為全球公共衛(wèi)生的重大威脅。這類細(xì)菌憑借其外膜（OM）和脂多糖（LPS）毒素，可逃逸宿主免疫防御，引發(fā)過度炎癥反應(yīng)，甚至導(dǎo)致器官損傷。其外膜的低滲透性、多藥外排泵及抗生素滅活酶的表達(dá)，構(gòu)成了天然耐藥屏障。此外，LPS和鞭毛結(jié)構(gòu)促進(jìn)生物膜形成，進(jìn)一步阻礙藥物滲透，保護(hù)細(xì)菌免受抗生素和免疫系統(tǒng)攻擊。生物膜內(nèi)的休眠細(xì)菌代謝低下，對(duì)抗菌藥物敏感性極低，導(dǎo)致傷口愈合延遲、組織壞死甚至膿毒癥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2050年革蘭氏陰性菌耐藥感染或致超千萬(wàn)人死亡。當(dāng)前臨床缺乏長(zhǎng)效靶向療法，廣譜抗生素易破壞皮膚有益菌群（如葡萄球菌和鏈球菌），加劇微生態(tài)失衡和繼發(fā)感染風(fēng)險(xiǎn)。

安徽醫(yī)科大學(xué)王咸文教授、曹東升主任醫(yī)師開發(fā)了一種銅碲化物@海藻酸鈉-聚乙烯醇納米纖維/紗布傷口敷料（Cu?Te@SA-PVA NF/G），通過銅碲化物（Cu?Te）納米酶的多重酶活性精準(zhǔn)殺滅革蘭氏陰性菌。該納米酶具有類過氧化物酶（POD-like）、類氧化酶（OXD-like）和類谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px-like）活性，可在傷口微環(huán)境中產(chǎn)生活性氧（ROS）并消耗抗氧化劑GSH，破壞細(xì)菌代謝平衡。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)其對(duì)大腸桿菌殺滅率高達(dá)99.73%，并能有效清除生物膜。動(dòng)物模型顯示，該敷料顯著促進(jìn)感染傷口愈合，并通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、刺激血管新生和細(xì)胞增殖加速組織修復(fù)。

示意圖 1. (A) Cu?Te 納米酶和 Cu?Te@SA-PVA NFs 的合成示意圖。

核心技術(shù)突破

研究通過一鍋法合成具有三維納米花結(jié)構(gòu)的Cu?Te納米酶（圖1）。透射電鏡（TEM）顯示其均勻的花狀形貌（圖1B），比表面積大且表面帶正電（Zeta電位+12.63 mV，圖1C），X射線光電子能譜（XPS）證實(shí)銅（Cu?/Cu2?）和碲元素的存在（圖1E-G）。這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦予其三重酶活性協(xié)同機(jī)制（圖2A）：在無(wú)H?O?條件下，納米酶通過OXD活性氧化鄰苯二胺（OPD）并產(chǎn)生超氧陰離子（O???，圖2C-D）；與微量H?O?（0.05mM）結(jié)合時(shí)，POD活性催化產(chǎn)生高活性羥基自由基（·OH，圖2E-G）；同時(shí)通過GSH-Px活性在4小時(shí)內(nèi)耗盡細(xì)菌內(nèi)抗氧化劑GSH（50μg/mL，圖2K-M），徹底瓦解細(xì)菌抗氧化防御系統(tǒng)。

圖 1. Cu?Te 納米酶的表征。

圖 2. Cu?Te 納米酶的多酶活性。

圖 3. Cu?Te 納米酶的體外抗菌活性。

多維度破壞細(xì)菌防御

轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析（圖5A-C）揭示Cu?Te通過四重級(jí)聯(lián)機(jī)制精準(zhǔn)打擊革蘭氏陰性菌：納米酶首先上調(diào)核糖體基因和能量代謝通路（如氧化磷酸化、TCA循環(huán)），迫使細(xì)菌維持高代謝狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)入低代謝休眠；同時(shí)下調(diào)鐵攝取基因（fur、ent家族），引發(fā)鐵代謝紊亂和鐵饑餓（圖5D），削弱依賴鐵輔基的抗氧化酶功能；此外顯著抑制鞭毛組裝基因（fliJ、flgB等，圖5C），使細(xì)菌喪失運(yùn)動(dòng)與黏附能力；最終通過降低胞外多糖（EPS）和脂多糖（LPS）合成基因表達(dá)（圖5E），破壞外膜完整性及生物膜形成。這種多靶點(diǎn)攻擊導(dǎo)致細(xì)菌內(nèi)源性ROS爆發(fā)性積累（圖4E），經(jīng)抗氧化劑NAC驗(yàn)證為致死主因（圖4F-G）。

圖 4. ROS 誘導(dǎo)的細(xì)菌結(jié)構(gòu)和功能損傷。

圖 5. Cu?Te 納米酶處理的 E. coli 差異基因表達(dá)。

圖 6. Cu?Te 納米酶的抗菌機(jī)制。

敷料臨床轉(zhuǎn)化與動(dòng)物驗(yàn)證

通過靜電紡絲技術(shù)將Cu?Te納米酶負(fù)載于海藻酸鈉（SA）-聚乙烯醇（PVA）納米纖維，形成柔性敷料（Cu?Te@SA-PVA NF/G）（圖7A）。SA提供吸液性和生物相容性，PVA增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度并控制藥物緩釋（圖7F）。該敷料透氣性優(yōu)于普通醫(yī)用紗布（圖7E），對(duì)大腸桿菌抑菌圈直徑達(dá)18.1mm（圖7G）。

圖 7. Cu?Te@SA-PVA NF/G 的表征。

圖 8. Cu?Te@SA-PVA NF/G 在 E. coli 感染傷口上的體內(nèi)治療效果。

在感染小鼠模型中（圖8A），Cu?Te@SA-PVA NF/G（0.5 wt%）治療組第3天細(xì)菌存活率僅2.2%（對(duì)照組80.2%），第9天傷口愈合率達(dá)94.9%（對(duì)照組70.8%）（圖8B-E）。組織學(xué)分析顯示其促進(jìn)表皮再生、膠原沉積和肉芽組織形成（圖9A-D），并下調(diào)炎癥因子（TNF-α、IL-6、IL-1β），上調(diào)血管標(biāo)志物（CD31、VEGF）（圖9E-F）。在壓力潰瘍感染模型中（圖11A），該敷料同樣顯著減少細(xì)菌負(fù)荷（存活率0.3%），加速傷口閉合（第8天愈合率83.0% vs 對(duì)照組70.1%）（圖11B-E），且未引起主要器官毒性（圖11F-K）。

圖 9. Cu?Te@SA-PVA NF/G 在 E. coli 感染傷口上的體內(nèi)治療效果。

圖 10. Cu?Te@SA-PVA 0.5 wt% NF/G 組織愈合的轉(zhuǎn)錄組分析。

圖 11. Cu?Te@SA-PVA NF/G 在 E. coli 感染的壓力性潰瘍傷口上的體內(nèi)治療效果。

安全性與展望

該敷料細(xì)胞活性>80%，溶血率<5%，3天內(nèi)可生物降解（圖S27-S30）。血液生化及組織學(xué)檢測(cè)證實(shí)其體內(nèi)安全性（圖S35-S36）。研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)指出，Cu?Te@SA-PVA NF/G通過多重酶活性靶向革蘭氏陰性菌，結(jié)合電紡纖維的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了感染控制、炎癥調(diào)節(jié)和組織再生三效合一。該技術(shù)為臨床治療耐藥菌感染提供了可轉(zhuǎn)化方案，尤其適用于糖尿病潰瘍、燒傷等頑固性傷口。

來(lái)源：高分子科學(xué)前沿

聲明：僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，作者水平有限，如有不科學(xué)之處，請(qǐng)?jiān)谙路搅粞灾刚?/p>