近红外光激活的儿茶酚功能化纳米金刚石纳米纤维：加速MRSA和E. coli生物膜的按需清除

针对抗生素耐药性导致的生物膜清除难题，韩国江原国立大学团队开发了PDA包覆纳米金刚石（ND@PDA）复合纳米纤维支架。该材料在808 nm近红外光（NIR）照射下通过光热效应和活性氧（ROS）生成，可高效破坏MRSA和E. coli的生物膜结构，同时具备优异的细胞粘附性和生物相容性，为耐药菌感染治疗提供了新型智能平台。

　　

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，尤其是细菌分泌的胞外聚合物（EPS）形成的生物膜，如同坚固的"细菌堡垒"，使传统抗生素束手无策。面对这一挑战，韩国江原国立大学（Kangwon National University）生物系统工程系的研究团队独辟蹊径，将纳米金刚石（ND）与仿生材料聚多巴胺（PDA）结合，开发出具有光热响应功能的智能纳米纤维支架。这项发表于《Journal of Biological Engineering》的研究，为对抗耐药菌感染提供了创新解决方案。

研究团队采用电纺丝技术制备了聚乙烯醇（PVA）负载ND@PDA的复合纳米纤维（PNP）。通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等技术证实了PDA在ND表面的均匀包覆。关键实验包括：1）808 nm NIR照射下的光热性能测试；2）电子自旋共振（ESR）检测活性氧生成；3）对MRSA和E. coli的抗菌和抗生物膜实验；4）人真皮成纤维细胞（HDF）的生物相容性评估。

纳米颗粒与纳米纤维表征

FE-SEM显示ND@PDA粒径约10 nm，PDA涂层使ND分散性显著改善。XPS证实ND@PDA中氮原子含量达7.78%，表明PDA成功修饰。电纺制备的PNP-2纳米纤维直径450±30 nm，接触角118.72°呈现疏水性，而拉伸实验显示其断裂伸长率比纯PVA提高3倍。

光热与抗菌性能

在1.0 W/cm² NIR照射5分钟内，PNP-2温度骤升至97.1°C，ESR检测到g=2.005的自由基信号。对MRSA和E. coli的杀菌效率均达100%，SYTO9/PI荧光染色显示细菌膜完整性被完全破坏。SEM观察到NIR处理后细菌表面严重皱缩破裂，其中MRSA因较厚的肽聚糖层更易被穿透。

抗生物膜机制

晶体紫染色显示PNP-2+NIR处理组的生物膜吸光度（OD₅₉₅）降低85%。研究提出双重作用机制：1）光热效应破坏生物膜EPS结构；2）ROS氧化细菌膜蛋白和DNA。这种协同作用使生物膜"堡垒"从内部瓦解。

生物相容性与药物控释

负载1%姜黄素的PNPC纳米纤维在NIR触发下30分钟内释放53%药物，96小时累计释放81.6%。WST-8实验显示HDF细胞在PNP-2上的增殖率比对照组高40%，活死染色证实材料无细胞毒性。

这项研究创新性地将ND的光热传导性与PDA的仿生粘附特性结合，构建出具有按需杀菌功能的智能敷料。其重要意义在于：1）通过物理热疗和化学氧化双重途径避免耐药性产生；2）儿茶酚基团促进伤口部位细胞粘附；3）NIR精确控制治疗时空范围。该平台为慢性感染伤口治疗提供了新思路，未来可通过动物实验进一步验证其临床转化潜力。