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  致病微生物與宿主細(xì)胞之間的斗爭對(duì)人類的疾病或健康狀況起關(guān)鍵作用。全球范圍內(nèi)由于抗生素濫用和耐藥病原體的增加，細(xì)菌感染仍然是人們健康的主要威脅。為了防止抗生素的不利影響，出現(xiàn)了諸如光熱和磁熱等熱消融療法的替代策略來抑制細(xì)菌感染，但熱消融過程中靶部位周圍產(chǎn)生的過多熱量通常會(huì)破壞宿主細(xì)胞并延長愈合時(shí)間，導(dǎo)致無法正常愈合。近來，新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授、南京醫(yī)科大學(xué)胡本慧教授與美國斯坦福大學(xué)Reinhold H. Dauskardt、美國西北大學(xué)Teri W. Odom、廈門大學(xué)吳云龍、新加坡國立大學(xué)Chwee Teck Lim等課題組深度合作，報(bào)道了一種基于TRIM（熱干擾界面誘導(dǎo)緩解）效應(yīng)的局部熱管理策略，從而為熱消融療法賦予‘剪枝’功能：選擇性殺滅細(xì)菌并最大程度地減少宿主細(xì)胞間內(nèi)聚力（intercellular cohesion）損失，從而實(shí)現(xiàn)精確的抗菌治療。相關(guān)成果于2月19日在線發(fā)表于《Advanced Materials》。

圖1：為熱消融療法賦予‘剪枝’功能用以高效選擇性抗菌

  研究團(tuán)隊(duì)制備的TRIM敷料膜由熱響應(yīng)水凝膠區(qū)和機(jī)械支撐區(qū)按仿生結(jié)構(gòu)微尺度化之后排列組成，并且區(qū)域埋覆了光熱轉(zhuǎn)化納米粒子，由此產(chǎn)生的生物界面的動(dòng)態(tài)微形貌可在紅外輻射下干擾細(xì)菌定植并提升滅菌效率。在以適度的紅外輻射強(qiáng)度（70 mW / cm2）進(jìn)行輻射后，熱響應(yīng)微區(qū)會(huì)收縮呈現(xiàn)‘微谷’形貌，并將光熱轉(zhuǎn)化物質(zhì)限域在微谷中，從而使熱量集中在細(xì)菌附近。微區(qū)空間分布使宿主細(xì)胞的受熱保持在安全閾值內(nèi)，并迫使細(xì)菌處于單分散狀態(tài)進(jìn)而更有效地被殺滅。在離體的人類表皮組織上的力學(xué)生物學(xué)（mechanobiology）研究進(jìn)一步證明，具有關(guān)鍵形貌特征的薄膜可以顯著減少紅外輻射過程中的細(xì)胞間內(nèi)聚力的損失，這表明了響應(yīng)型微形貌對(duì)熱治療中維持皮膚機(jī)械完整性（mechanical integrity）和皮膚屏障功能的貢獻(xiàn)。在耐藥金黃葡萄球菌感染的小鼠中的在體研究表明，具有 TRIM效應(yīng)的熱響應(yīng)傷口敷膜可有效降低副作用、消除感染并促進(jìn)傷口愈合。該研究實(shí)現(xiàn)了針對(duì)細(xì)菌感染的無抗生素治療，并證明了臨床敷料的轉(zhuǎn)化潛力，對(duì)抗菌療法的未來生物界面設(shè)計(jì)具有啟示作用。

圖2：生物力學(xué)表征驗(yàn)證TRIM效應(yīng)：熱響應(yīng)微結(jié)構(gòu)顯著降低了光熱治療中表皮細(xì)胞間內(nèi)聚力的損失

圖3：對(duì)耐藥菌感染的小鼠進(jìn)行不同治療策略的體內(nèi)評(píng)估

  論文鏈接：Benhui Hu, et al. Thermal‐Disrupting Interface Mitigates Intercellular Cohesion Loss for Accurate Topical Antibacterial Therapy, Adv. Mater., 2020.DOI: 10.1002/adma.201907030

  https://doi.org/10.1002/adma.201907030