科学家探索利用纳米技术促进伤口愈合

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(来源:科普中国) 转自:科普中国 在日常生活中,多数人觉得轻微割伤或擦伤并不严重,身体能自行恢复,使用抗生素便可控制感染。可有些伤口,比如严重烧伤和糖尿病溃疡,却极易受到细菌感染,甚至可能产生对抗生素的耐药性。

英国雷丁大学的材料科学家维塔利·胡托良斯基表示:“糖尿病伤口极难愈合,患者往往终身要承受这种状况。” 针对这一难题,科学家们正致力于开发新疗法,用以治疗感染性伤口。他们尝试采用一种特殊设计的纳米材料,这种材料具备光激活特性,能有效实现精准抗菌。在小鼠与猪的实验中,该方法显示出降低感染、加速伤口愈合的潜力,但尚未在人体试验中应用。

慢性且难以愈合的伤口,往往为韧性生物膜的形成提供了温床,不仅会延缓愈合过程,还会大幅增加截肢风险。超过78%的此类伤口都存在这种顽固的细菌层,这些细菌大多对抗生素存在耐药性。

新研发的光激活纳米材料提供了一种不同于抗生素的治疗思路,它通过光能转化为局部热能,或是与组织内的氧气反应生成有毒分子,以此消灭细菌,同时尽量减少对周围组织的损害。

瑞士苏黎世联邦理工学院的材料科学家拉法埃莱·梅曾加及其团队,从一种天然抗菌蛋白——溶菌酶(源自蛋清)入手开展研究。他们将溶菌酶改造后,混入吸光染料制成凝胶。当近红外光照射时,染料升温导致凝胶融化,释放出活性溶菌酶。一旦光源关闭,材料冷却,溶菌酶便恢复成非活性状态。

研究人员将这种凝胶应用于小鼠及猪的伤口,发现其对细菌的清除率达95%以上,同时促进伤口愈合。溶菌酶(对健康细胞存在毒性)需在光照条件下才会在伤口激活,因而避免了对皮肤的过度刺激。为加速愈合,研究人员还在凝胶里添加了镁离子,以此促使巨噬细胞从炎症状态转为愈合状态。梅曾加指出:“在消灭细菌的同时推动伤口愈合,速度自然会快很多。” 细菌生物膜在医疗植入物上尤为难以清除,它们常导致反复感染,严重时需多次手术甚至截肢。为此,研究团队将凝胶用于小鼠感染的假体关节实验,通过向植入针周围注射凝胶,并用近红外光透过皮肤照射,成功清除了生物膜,消除了植入针周围约99%的细菌,且骨组织未受损伤。

尽管该技术在实验室中展现了良好前景,但在投入临床应用前还需做更多工作。德国萨尔兰大学生物学家拉尔斯·克斯特纳指出:“我们依然有很长的路要走。”他说,要让这项技术真正惠及患者,研究人员需完成大量安全测试,并降低纳米材料的成本。

尽管如此,这种新方法为那些传统抗生素难以治愈的慢性伤口患者带来了新的希望,特别是在耐药性感染日益普遍的医院和糖尿病护理领域。

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