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  人類皮膚作為保護(hù)人體免受環(huán)境傷害的屏障，有時(shí)會遭受嚴(yán)重的創(chuàng)傷，形成對皮膚功能完整性產(chǎn)生負(fù)面影響的創(chuàng)面。然而，皮膚的自愈修復(fù)過程緩慢，炎癥、繼發(fā)性損傷、耐多藥細(xì)菌感染等并發(fā)癥在極大程度延長了愈合時(shí)間并降低了愈后效果。因此，急需要設(shè)計(jì)和開發(fā)針對這些問題的臨床創(chuàng)面敷料�；赗OS的治療方式（如PDT和EDT）與傳統(tǒng)的抗菌方法相比，可以更高效、安全地實(shí)現(xiàn)殺菌及促進(jìn)組織再生。而將ROS治療引入電子傷口敷料近年來也有了一定的發(fā)展。將光敏劑等活性分子引入生物敷料中，在短暫的化學(xué)、光、電刺激下，生物敷料可快速產(chǎn)生單線態(tài)氧和自由基，實(shí)現(xiàn)對細(xì)菌的高效殺滅。目前，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)光及電子雙重響應(yīng)的ROS型電子傷口敷料還未見文獻(xiàn)報(bào)道。這主要是由于ROS型電子傷口敷料都是“三明治”夾層結(jié)構(gòu)，在輔料表面不可避免的需要引入一層導(dǎo)電層。而導(dǎo)電層的存在阻止了ROS與傷口部位細(xì)菌的接觸，阻礙了其對細(xì)菌的殺滅和傷口的愈合。

  近日，西安交通大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)研究院何剛教授課題組，結(jié)合共軛聚合物聚噻吩強(qiáng)的吸光性及導(dǎo)電性與含硫族元素紫精高效產(chǎn)生ROS的性質(zhì)，制備了新型的含硫族元素紫精修飾的聚噻吩衍生物（SeV²⁺-PT），并將其作為活性物質(zhì)引入導(dǎo)電的聚丙烯酰胺水凝膠中。同時(shí)創(chuàng)造性地將電極背靠背內(nèi)置于水凝膠中，制備了內(nèi)嵌式的光電響應(yīng)型傷口敷料（SeV²⁺-PT PEWD）。此特殊的設(shè)計(jì)使得所制備的新型傷口敷料的活性層可直接與感染傷口接觸，在可見光照射和通電的條件下，快速可控的產(chǎn)生穩(wěn)定的ROS，從而實(shí)現(xiàn)對細(xì)菌快速PDT和EDT協(xié)同殺滅（6秒），并將耐藥細(xì)菌感染的全層創(chuàng)面愈合時(shí)間由15天縮短至7天。

  基于SeV²⁺-PT PEWD良好的導(dǎo)電性以及氧化還原特性，開發(fā)了基于手機(jī)藍(lán)牙控制生成自由基的反“三明治”結(jié)構(gòu)電子傷口敷料SeV²⁺-PT PEWD。當(dāng)輕擊手機(jī)開關(guān)時(shí)，控制模塊迅速響應(yīng)，并通過控制中心發(fā)送控制指令。隨后，在3 V電源下通電3 s，SeV²⁺-PT PEWD迅速產(chǎn)生大量自由基，其顏色變?yōu)榫G色。與此同時(shí)，自由基的大量生成導(dǎo)致材料在可見光區(qū)380 nm和418 nm處吸收增強(qiáng)。此外，SeV²⁺-PT PEWD還在800 nm以上的近紅外區(qū)有擴(kuò)展吸收。值得注意的是，在低功率白光（400~800 nm，15 mW/cm²，6 s）照射下，反“三明治”結(jié)構(gòu)的SeV²⁺-PT PEWD也能迅速生成自由基，敷料顏色從初始的黃色變?yōu)榫G色。與通電處理類似，關(guān)閉光源后敷料顏色會慢慢退回黃色，這一結(jié)果證明，設(shè)計(jì)的電子敷料結(jié)構(gòu)可以延長自由基壽命，使其在空氣條件下不易被迅速淬滅。此外，這一設(shè)計(jì)首次打破傳統(tǒng)“三明治”電致變色器件結(jié)構(gòu)，開發(fā)了一種新的反“三明治”電致變色器件，將柔性電極內(nèi)嵌于導(dǎo)電凝膠中，并實(shí)現(xiàn)了快速手機(jī)遙控電致變色。

  將SeV²⁺-PT PEWD貼敷于小鼠的感染創(chuàng)面，并暴露在15 mW / cm²的白光照射下，SeV²⁺-PT PEWD的顏色在照射6 s后迅速從黃色變?yōu)榫G色，這一現(xiàn)象表明有大量的自由基產(chǎn)生并積累。此時(shí)，關(guān)閉光源，結(jié)束光照，使SeV²⁺-PTPEWD暴露在空氣中，肉眼觀察SeV²⁺-PT PEWD顏色變化，經(jīng)過約9 min，水凝膠的顏色逐漸褪去。該結(jié)果表明SeV²⁺-PT產(chǎn)生的自由基可在水凝膠結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定一段時(shí)間，并可逆地回到原始狀態(tài)，從而可以為感染小鼠提供持續(xù)的重復(fù)治療。

  此外，還對反“三明治”結(jié)構(gòu)SeV²⁺-PT PEWD的活體電動力治療效果進(jìn)行了評估。通過手機(jī)APP控制，給SeV²⁺-PT PEWD通電，在通電3 s后SeV²⁺-PT PEWD顏色迅速從原始的黃色變?yōu)榫G色。這一結(jié)果同樣說明有自由基產(chǎn)生并積累。與光照結(jié)果相似，通電產(chǎn)生的自由基也可以在水凝膠中穩(wěn)定一段時(shí)間后，逐漸退回原始狀態(tài)，再次施予通電處理時(shí)仍然可以迅速發(fā)生顏色變化并產(chǎn)生自由基�；�SeV²⁺-PT PEWD在活體中高效的產(chǎn)生自由基的結(jié)果，設(shè)計(jì)了光動力和電動力協(xié)同治療實(shí)驗(yàn)。如圖所示，同時(shí)施予光照和通電處理，發(fā)現(xiàn)協(xié)同處理的SeV²⁺-PT PEWD具有更快和更深的變色效果，并在停止光電刺激后自由基維持的時(shí)間更長，且傷口愈合效果更優(yōu)。

  以上成果以“Anti-Sandwich Structured Photo-Electronic Wound Dressing for Highly Efficient Bacterial Infection Therapy”為題發(fā)表在Small (2021, 2101858)上。論文的第一作者為西安交通大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)研究院博士生研究生周琨，通訊作者為何剛教授。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202101858