具有光动力抗菌作用的仿生水凝胶

感染是一种可怕的威胁，在手术后，伤口治疗中和组织工程过程中可能造成致命后果。具有“内置”抗菌特性的仿生水凝胶可以显着降低这种危险。科学家在《Angewandte Chemie》杂志上介绍了一种被红光激活的凝胶，可产生有效杀死细菌和真菌的活性氧化合物。

水凝胶是将水保持在其网格内的分子网络。抗菌水凝胶可通过将抗菌成分与聚合物凝胶混合或将其附着到聚合物凝胶上来生产。河北工业大学(中国天津)，拉德布德大学(奈梅亨)(荷兰)和昆士兰大学布里斯班大学(澳大利亚)的研究人员选择了另一种方法，并使用光动力抗菌化学疗法作为模型。在该技术中，光敏剂在被光照射时进入激发态。通过非辐射跃迁，光敏剂进入不同的长寿命激发态。这种转变可以将能量转移到氧分子上，形成杀死微生物的高活性氧。

迄今为止，具有光动力抗菌活性的合成凝胶既没有生物相容性也没有生物可降解性。相比之下，来自生物来源的产品具有污染或免疫反应的风险，并提供难以复制的结果。邢承芬领导的研究小组通过使用具有仿生特性的全合成水凝胶克服了这一挑战，这些仿生特性是模仿生物系统的特性。他们选择了一种具有螺旋骨架的聚合物(带有接枝乙二醇链的聚异氰化物)，该聚合物形成了多孔的，高度生物相容性的水凝胶，其水凝胶状结构类似于基于胶原蛋白和血纤蛋白的生物凝胶的结构和机械性能。

研究人员将这种水凝胶与基于聚噻吩的光敏剂结合在一起。在溶液中，它会形成无序的团块并吸收紫光。掺入水凝胶的螺旋形区域迫使聚噻吩变成笔直的线性构型。以这种形式，吸收明显更强，并移入光谱的红色区域。这是优选的，因为红光可以更深地渗透并且引起较少的颜料漂白。

因此，研究人员获得了一种对细菌如大肠杆菌和枯草芽孢杆菌以及白色念珠菌等真菌具有出色抗菌力的凝胶。这可能是制作带有“内置感染塞”的伤口敷料的起点。这种与病原体作斗争的方法的优点是：它是非侵入性的，其作用在位置和持续时间上都是可控的。即使是抗药性细菌也可以被杀死，引起新的抗药性的风险要低得多。

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