四川大学李建树、罗珺团队《ACS AMI》：具有光热抗菌性能的天然生物小分子基超分子生物粘合剂用于非压迫止血和高效促伤口愈合

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传统的伤口闭合策略，如：手术缝合线和缝合钉，已被广泛应用于临床中的伤口修复过程，而这些策略容易引发二次创伤、体液渗出和细菌感染。

生物粘结剂，如：纤维蛋白胶和氰基丙烯酸酯，可以与生物组织形成化学交联和机械互锁而粘附于生物组织表面，有效促进伤口愈合。然而，目前大多数生物粘结剂制备复杂、粘附强度低、止血和抗菌效果较差。如发生细菌感染，会导致伤口愈合时间延长，甚至可能导致严重并发症。因此，在伤口愈合的过程中迫切需要开发具有即刻封闭伤口、高效止血和优异抗菌性能的生物粘结剂。

近日，李建树教授、罗珺副研究员团队通过绿色便捷的一步法，构建了一种基于天然生物小分子（α-硫辛酸）的生物粘结剂（简称LTF），并将其应用于促进伤口闭合，尤其是促进细菌感染性伤口的愈合（图1）。该生物粘结剂不仅展示了对各种湿生物组织的有效粘附，而且还具有高效的止血和清除自由基的能力。更重要的是，该生物粘结剂拥有稳定的光热活性。体外抗菌试验表明，在808 nm的近红外光照射下，该生物粘结剂能高效杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。此外，该生物粘结剂还具有优异的可注射性，方便用于体内/外不同形状的伤口闭合。这项工作为提供了一种具有稳定光热活性的天然生物小分子基超分子生物粘结剂用于促进伤口愈合，尤其是感染性伤口。

图1 LTF超分子生物粘结剂的制备过程及其应用于促进伤口修复的示意图。由于catechol-Fe³⁺配位键的存在，赋予了LTF超分子生物粘结剂优异的光热抗菌性能，并能有效的促进伤口愈合。

图2 LTF的粘附性能。(a) LTF超分子生物粘结剂在水下可直接从18G的针头中注出，并能承受拉伸、扭曲、挤压和水的冲刷。(b) 表面涂有LTF超分子生物粘结剂的PET薄膜可以密封塑料瓶上的孔洞，完全防止水的泄漏。(c) LTF超分子生物粘附剂可以在水下注射，并承受500克的重量。(d) LTF超分子生物粘合剂可以粘结不同的湿生物组织。(e, f) LTF超分子生物粘结剂对各种湿生物组织的搭接剪切强度和爆裂压力测试结果。(g) 利用质构仪测试LTF超分子生物粘结剂粘附力的示意图和LTF超分子生物粘结剂在不同条件下的粘附力测试结果。

图3 LTF超分子生物粘结剂的光热抗菌性能。（a）在不同功率强度的808 nm近红外光照射下LTF超分子生物粘结剂的温度变化。（b）在808 nm近红外光照射（1.5 W cm^-2）下LTF超分子生物粘结剂的热图像。比例尺=2 mm。（c）在808nm 近红外光照射（1.5 W cm^-2）下LTF超分子生物粘结剂的光热循环测试结果。（d）LTF超分子生物粘结剂的光热抗菌性能示意图。（e）LTF超分子生物粘结剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的光热杀菌率。（f）经808 nm近红外光处理后的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌悬浮液与固体琼脂板共培养24小时后的照片。

图4 LTF超分子生物粘结剂的止血能力。（a, b）LTF超分子生物粘结剂对SD大鼠尾巴的止血性能示意图和照片。（c, d）SD大鼠尾巴的失血量和止血时间。（e）LTF超分子生物粘结剂对SD大鼠心脏、肝脏和肠道的止血和密封能力的测试图片。

图5 LTF超分子生物粘结剂促伤口闭合性能。（a）LTF超分子生物粘结剂对SD大鼠背部伤口闭合性能的测试示意图。（b）SD大鼠在不同时期以及不同处理方法的伤口闭合情况照片。比例尺=1 cm。（c）第5天、第10天和第15天后SD大鼠背部伤口闭合部分的H&E染色图像。比例尺=1 mm。

图6 LTF超分子生物粘结剂对细菌感染的SD大鼠全层皮肤伤口愈合性能测试。（a）LTF超分子生物粘结剂对细菌感染的SD大鼠全层皮肤伤口愈合性能测试示意图。（b）SD大鼠在不同时期和不同处理方法的伤口愈合照片。比例尺=1 cm。（c）第5天、第10天和第15天后SD大鼠背部伤口闭合面积的比率。（d, e）第5天、第10天和第15天后SD大鼠背部伤口切片的H&E和Masson染色图像。比例尺=1 mm。

上述工作以题为Natural small biological molecule-based supramolecular bioadhesives with innate photothermal antibacterial capability for non-pressing hemostasis and effective wound healing发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。文章第一作者为博士毕业生柯翔，通讯作者为四川大学高分子科学与工程学院李建树教授和罗珺副研究员。该研究成果已申请发明专利（公开号：202110994309.7），具有可注射生物抗菌粘结剂方面产业转化前景。

该项工作得到国家自然科学基金（基金号：51925304, 51903175和52073191)的支持。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c17415

相关工作基础：

该课题前期工作基础“An instant, repeatable and universal supramolecular adhesive based on natural small molecules for dry/wet environments”也于数月前发表在《Chemical Engineering Journal》上。

点击下方“阅读原文”可下载该篇论文。

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