基于血红素修饰纳米颗粒的光热抗菌与免疫调控促进颌面部创面无痕修复

针对颌面部感染中炎症反应剧烈、生物膜形成导致愈合延迟及瘢痕形成的难题，南京医科大学团队开发了血红素修饰有机小分子纳米颗粒（PTA@Hemin NPs）。该材料在808 nm近红外光照射下展现出81%的光热转换效率，通过协同光热杀菌（PTT）、活性氧（ROS）清除和巨噬细胞M1/M2表型调控，实现了对金黄色葡萄球菌生物膜的高效清除，并促进血管生成与无瘢痕愈合。该研究为感染性创面治疗提供了抗菌-抗炎-修复一体化新策略，发表于《Biomaterials》。

　　

颌面部感染的治疗长期面临两大困境：抗生素耐药性加剧使传统疗法失效，而生物膜形成的物理屏障又进一步阻碍药物渗透。更棘手的是，过度炎症反应会引发病理性瘢痕，尤其在面部这类美学敏感区域，可能造成患者严重的心理负担。现有光热疗法（PTT）虽能物理性破坏生物膜，但普遍存在光热转换效率低、生物相容性差等问题，且无法同步解决氧化应激和免疫微环境失衡等核心问题。

南京医科大学研究团队创新性地将血红素（Hemin）与有机小分子光热剂（PTA）结合，构建了DSPE-PEG₂₀₀₀修饰的纳米系统PTA@Hemin NPs。该材料通过三大机制实现协同治疗：首先，在808 nm激光照射下产生81%超高光热转换效率，直接破坏细菌膜结构；其次，利用血红素的过氧化物酶样活性高效清除ROS，降低氧化损伤；更重要的是，通过下调Cd86、Il-1α等促炎因子，促使巨噬细胞从M1型向M2型转化，重塑创面微环境。

关键实验方法
研究采用纳米沉淀法制备PTA@Hemin NPs，通过紫外-可见光谱和动态光散射（DLS）表征光学特性与粒径分布。抗菌实验选用金黄色葡萄球菌（S. aureus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）模型，结合LIVE/DEAD染色评估生物膜清除效果。通过qPCR和流式细胞术分析巨噬细胞极化标志物，小鼠全层皮肤缺损模型验证促愈合与抗瘢痕作用。

研究结果

1. 材料表征：PTA@Hemin NPs粒径为85.3±3.2 nm，Zeta电位-12.4 mV，在生理环境中稳定分散。引入血红素使材料ROS清除能力提升3.8倍。
2. 光热抗菌：808 nm照射5分钟可使细菌悬液温度升至58°C，对成熟生物膜的清除率达96.2%，显著高于游离PTA组（62.1%）。
3. 免疫调节：创面M1型巨噬细胞比例从54.7%降至28.9%，同时血管内皮生长因子（VEGF）表达量增加2.3倍。
4. 促愈合效应：小鼠模型显示治疗组创面收缩速率提高40%，胶原纤维排列更规则，α-SMA阳性肌成纤维细胞减少67%。

结论与意义
该研究突破传统PTT单一杀菌的局限，通过纳米工程将光热转换、ROS清除和免疫调控功能集成于同一平台。PTA@Hemin NPs不仅能物理破坏生物膜屏障，还通过调控巨噬细胞极化阻断"炎症-纤维化"恶性循环，为感染性创面治疗提供了"杀菌-抗炎-再生"三位一体解决方案。其81%的光热效率处于领域领先水平，而基于天然血红素的设计大幅提升了生物安全性，为颌面部整形修复等临床需求提供了转化前景。