近红外触发温敏型聚多巴胺纳米系统实现精准释药协同增强抗菌抗生物膜效能

针对抗生素滥用和生物膜耐药难题，研究人员开发了NIR触发的温敏型聚多巴胺纳米系统（PDA@Ag@Cur@PCM），通过整合AgNPs、Cur和相变材料1-十四醇，实现光热-化学协同抗菌。该系统在NIR下触发相变材料熔融，精准释放Cur（群体感应抑制剂）和Ag+，显著破坏成熟生物膜，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率分别达98.3%和97.2%，同时保持优异组织相容性，为后抗生素时代感染治疗提供新策略。

　　

抗生素滥用导致的耐药性危机和细菌生物膜形成的物理化学屏障，已成为全球公共卫生领域的重大挑战。生物膜是细菌通过分泌胞外聚合物（EPS）和细胞间黏附形成的结构化群落，其耐药性受群体感应（Quorum Sensing, QS）系统调控——这种细菌通讯网络通过化学信号分子协调群体行为，显著增强抗生素耐受性和耐药基因表达。传统抗生素不仅难以穿透生物膜基质，还会因非特异性释放导致健康组织损伤。更棘手的是，银纳米颗粒（AgNPs）等广谱抗菌剂虽能破坏细胞膜并诱导活性氧（ROS）生成，但存在不可控释放引起的生物毒性问题。如何实现抗菌药物的精准控释，同时克服生物膜多重耐药机制，成为突破治疗瓶颈的关键。

针对这一难题，国内研究人员开发了一种近红外（NIR）触发温敏型聚多巴胺纳米系统（PDA@Ag@Cur@PCM），通过相变材料（PCM）介导的快速相变实现药物按需释放。该系统巧妙整合了三种功能模块：聚多巴胺（PDA）作为光热转换载体，银纳米颗粒（AgNPs）提供膜破坏能力，姜黄素（Cur）发挥群体感应抑制（QSI）作用。当808 nm NIR照射时，PDA的光热效应使1-十四醇（熔程38-39°C）发生固-液相变，触发Cur和Ag⁺的精准释放。这种时空可控的协同策略，既能通过Cur抑制QS系统瓦解生物膜结构，又能利用Ag⁺和温和光热（<50°C）增强杀菌效果，同时避免传统疗法的毒副作用。

研究团队采用三步法构建纳米系统：首先通过多巴胺自聚合制备150 nm单分散PDA纳米球；随后通过原位还原和π-π堆叠分别负载AgNPs和Cur；最后用溶剂蒸发法包覆1-十四醇形成核壳结构。关键实验技术包括透射电镜（TEM）表征纳米颗粒形貌、紫外-可见光谱（UV-Vis）验证药物负载、差示扫描量热法（DSC）检测相变行为，以及标准平板计数法评估抗菌效率。

研究结果

1. 纳米系统构建与表征：TEM显示PDA@Ag@Cur@PCM（PACP）呈均匀球形，动态光散射（DLS）测得水合粒径为182 nm。DSC证实1-十四醇涂层使体系在38.5°C发生吸热相变，而光热实验表明808 nm激光（1.5 W/cm²）照射5分钟即可升温至45°C，满足触发条件。

2. 可控释药与抗菌机制：相变后Cur和Ag⁺的24小时累积释放率分别达91.2%和89.7%，显著高于非光照组（<20%）。机制研究表明，释放的Cur通过抑制自诱导分子（AIs）信号通路干扰QS，而Ag⁺通过破坏膜电位和促ROS生成协同杀菌。

3. 体外抗菌效能：PACP+NIR处理组对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的杀菌率分别达98.3%和97.2%，生物膜内ATP和总多糖含量下降60%以上。人脐静脉内皮细胞（HUVEC）实验显示>95%存活率，证实良好生物相容性。

结论与意义
该研究首创的NIR触发温敏纳米系统，通过PCM相变门控实现了Ag⁺和Cur的精准时空释放，解决了传统抗菌剂不可控释放导致的毒性和耐药性难题。其创新性体现在三方面：一是利用PDA的光热特性实现远程控释；二是通过Cur干扰QS系统瓦解生物膜防御；三是Ag⁺与温和光热（<50°C）的协同作用在降低剂量的同时提升疗效。实验证实该系统能高效清除成熟生物膜，对临床常见致病菌表现出广谱活性，且细胞毒性显著低于游离AgNPs。这项发表于《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》的工作，为后抗生素时代的抗感染治疗提供了可转化方案，尤其适用于植入物相关感染和慢性创面等临床场景。未来通过优化PCM组分和NIR参数，有望进一步拓展其在精准医学中的应用边界。