光热增强型热电纳米片复合两性离子水凝胶：慢性伤口修复与生物电子学的多功能集成平台

为解决慢性伤口因感染和复杂病理环境导致的愈合难题，研究人员开发了一种集成光热/热电效应与实时运动监测的导电两性离子水凝胶（PEDOT@PBT-PSBMA/SF）。该材料通过PEDOT修饰的碲化铋（Bi2Te3）纳米片实现广谱抗菌（对E. coli、S. aureus和MRSA杀菌率>97%），并利用温度差诱导电荷分离产生ROS和电信号，促进免疫调节、胶原沉积和血管再生。其导电性（0.13 S/m）和可穿戴特性为慢性糖尿病伤口治疗与生物电子监测提供了新策略。

　　

慢性伤口因感染、炎症和循环障碍等问题，传统敷料难以满足治疗需求。尤其糖尿病等慢性疾病导致的伤口常伴随多重耐药菌（如MRSA）感染，亟需兼具抗菌、促愈和实时监测功能的新型材料。现有热电材料虽能通过温度差发电，但效率低且难以与组织整合；导电水凝胶（CHs）虽能模拟内源性电场（EEF），但缺乏动态响应能力。如何协同光热、热电与生物相容性成为突破瓶颈的关键。

为解决这一问题，国内某研究团队设计了一种基于聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）修饰的聚多巴胺功能化碲化铋（PEDOT@PBT）纳米片复合水凝胶。该材料以聚（磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯）/丝素蛋白（PSBMA/SF）为基质，通过光热效应放大温度差，增强碲化铋（Bi₂Te₃）的热电性能，实现无需外源过氧化氢（H₂O₂）的活性氧（ROS）可控生成。其导电性（0.13 S/m）和拉伸性（556.63%）使其能同时作为伤口敷料和生物电子传感器。相关成果发表于《Acta Biomaterialia》。

研究采用以下关键技术：1）通过多巴胺氧化自聚和原位聚合构建PEDOT@PBT三明治结构纳米片；2）半互穿网络技术制备PSBMA/SF两性离子水凝胶；3）光热-热电协同效应评估（包括温度差电压输出和ROS生成动力学）；4）MRSA感染小鼠模型验证体内促愈效果。

化学和试剂
研究选用高纯度碲化钠（Na₂Te）和五水硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O）合成BT纳米片，通过多巴胺（DA）表面修饰实现PEDOT原位聚合。

策略与设计
PEDOT@PBT通过儿茶酚化学键合，解决了BT与导电聚合物界面不稳定问题。PSBMA/SF网络提供仿生细胞外基质环境，其两性离子结构增强抗生物污染能力。

结论
该水凝胶展现出三重协同机制：1）光热效应（NIR照射下升温）扩大皮肤与材料间温度差，提升热电转换效率；2）产生的电压（最高0.12 mV/K）重塑伤口EEF，加速成纤维细胞迁移；3）温度依赖的ROS生成（H₂O₂产量达1.2 μM/°C）实现按需杀菌。动物实验显示，处理7天后MRSA感染伤口闭合率提高40%，胶原纤维排列更有序，CD31阳性血管密度增加2.3倍。

意义讨论
此项研究首次将光热增强热电效应与两性离子水凝胶结合，突破了传统敷料功能单一的局限。其独特之处在于：1）通过材料本征性质实现ROS可控释放，避免抗生素耐药性；2）电信号输出与组织修复过程同步，为智能诊疗一体化提供范例；3）SF的引入增强力学性能，解决了导电水凝胶易脆裂的问题。该技术为糖尿病足溃疡等慢性伤口治疗开辟了新途径，同时在可穿戴生理监测领域具有潜在应用价值。