具有可调机械性能的光敏剂嵌入阳离子水凝胶在抗多重耐药病原体中的抗菌应用

《ACS Applied Polymer Materials》：Antimicrobial Applications of Photosensitizer-Embedded Cationic Hydrogels with Tunable Mechanical Properties against Multidrug-Resistant Pathogens

新型光动力抗菌水凝胶研发及其广谱杀菌机制研究。采用紫外光引发聚合制备RB负载的聚AEMA-TEGDMA水凝胶，通过静电作用实现药物均匀分布。实验证明该水凝胶在可见光激发下可产生强氧化环境，对MRSA、MDRAB等耐药菌及多种病毒均具有显著灭活效果（99.9999%）。研究还发现单体与交联剂比例调控可优化水凝胶的保湿性能（ hydration ratio 1.5-3.8）和机械强度（ compressive toughness 5.0-186.9 kJ/m3）。

　　

传染性病原体的耐药性正在迅速上升，这对全球公共卫生构成了重大挑战，使得医院获得性人畜共患病的治疗变得更加复杂。在这项研究中，我们开发了一种含有罗塞 Bengal（RB）染料的聚(AEMA-TEGDMA)水凝胶，作为一种创新的光动力抗菌创面敷料，用于对抗多重耐药（MDR）感染。该水凝胶通过紫外光诱导的光聚合在30分钟内制备而成，主要由2-氨基乙基甲基丙烯酸盐酸盐（AEMA）和四乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）组成。这种阳离子、低毒性的AEMA通过静电相互作用和链缠结作用促进RB染料的嵌入，确保其均匀分布，这一点通过荧光显微镜和扫描电子显微镜-能量 dispersive 光谱（SEM-EDS）得到了证实。在可见光激发下，该水凝胶通过II型光动力机制产生活性氧，对病原体造成氧化损伤。在便携式LED照明下（400–700纳米，λ_max = 445纳米；48 ± 2毫瓦/平方厘米，照射15或30分钟），该水凝胶对革兰氏阳性菌[耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA；ATCC-44）和多重耐药的中间型葡萄球菌（MRSP）]以及革兰氏阴性菌[多重耐药的鲍曼不动杆菌（MDRAB；ATCC-1605）和NDM-1阳性的肺炎克雷伯菌（KP；ATCC-2146）]表现出强烈的抗菌效果，15分钟内对MRSP的杀灭率可达99.9999%（6-log）。针对HCoV-229E、腺病毒和鼻病毒的抗病毒研究也显示，在15分钟内这些病毒被有效灭活。此外，通过调节单体与交联剂的比例，可以调整水凝胶的保湿性和机械性能，其压缩韧性范围为5.0 ± 0.6至186.9 ± 115.1千焦/立方米，从而增强了其在生物医学应用中的多功能性。这些结果凸显了光动力抗菌创面敷料作为预防人类和伴侣动物多重耐药感染的积极策略的潜力。