生物与食品工程学院生物制药与载体材料工程研究团队（生物工程学科）成功开发了一种基于光响应的多层三维多孔Ga?O?水凝胶，用于光催化抗菌治疗，显著促进了耐多药金黄色葡萄球菌（MDR S. aureus）感染伤口的愈合。相关研究成果以“A light-responsive multilayered 3D porous Ga?O? hydrogel for photocatalytic antibacterial therapy promoting healing of MDR S. aureus-infected wounds”为题发表在材料科学领域国际TOP期刊《Journal of Materials Science & Technology》（中科院一区，IF=11.2）。安徽工程大学为该论文第一通讯作者单位，生物与食品工程学院2022级研究生王易梅为论文第一作者。
皮肤伤口易受细菌感染，尤其是耐药菌株的感染会显著延缓愈合进程。传统抗生素疗法面临耐药性挑战，而光催化抗菌疗法（PCAT）通过产生活性氧（ROS）杀灭细菌，具有广谱抗菌、不易耐药的优势，且PCAT 利用水分子作为内源性物质，解决了缺氧细菌感染组织产生 ROS 的问题。然而，现有光催化材料在伤口环境中的稳定性、生物相容性及促愈合能力仍需优化。针对这一问题，研究团队通过高温热分解法合成氧化镓纳米颗粒（Ga2O3 NPs），并将其与壳聚糖水凝胶交联，构建了具有多层3D多孔结构的光响应性水凝胶（Ga2O3 NPs hydrogel）。在可见光照射下，Ga2O3 NPs通过光催化作用能够高效产生ROS，破坏细菌细胞膜并诱导核酸泄漏，从而杀灭细菌。此外，水凝胶的湿润环境为伤口愈合提供了理想条件，加速表皮细胞迁移和胶原沉积，显著减少了疤痕形成。
研究团队通过体外猪皮模型和体内小鼠伤口感染模型验证了Ga2O3 NPs hydrogel优异抗菌性能和促进伤口愈合的效果。实验结果表明，该水凝胶对MDR S. aureus和MDR E. coli均表现出广谱抗菌活性，并能有效清除生物膜。同时，水凝胶具有良好的生物相容性和长期安全性，为临床治疗耐药细菌感染提供了新的解决方案。
此项研究不仅为开发无抗生素成分的新型水凝胶敷料提供了理论支持，还推动了光催化抗菌材料的发展，进一步完善了湿性愈合理论，具有重要的科学意义和应用前景。(文：王军；预审：张国强；审核：葛飞)
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.11.022