激光辅助过氧化物酶样水凝胶实现伤口感染实时监测与同步杀菌

针对伤口感染监测滞后和抗菌剂滥用问题，研究人员开发了集成MoS2纳米片的双网络水凝胶MPAH，通过激光促进H2O2光解触发ROS暴发杀菌，并利用pH指示剂实现感染可视化监测。该研究为精准抗菌治疗提供了新策略，发表于《Biomaterials》。

　　

伤口感染是烧伤、创伤和糖尿病足等患者面临的主要威胁，全球每年仅烧伤导致的死亡就达26.5万例。传统抗菌治疗面临两大难题：抗生素滥用导致耐药性，而医用H₂O₂虽能产生活性氧(ROS)杀菌，但高浓度会损伤健康组织。更棘手的是，现有技术难以实现感染早期监测与按需治疗的精准结合。

针对这一挑战，华南理工大学的研究团队在《Biomaterials》发表创新成果。他们设计了一种名为MPAH的智能水凝胶，通过激光辅助H₂O₂光解实现"监测-杀菌"双功能。该研究突破性地将MoS₂纳米片(NSs)封装在藻酸钙微球中，再嵌入含酚红(PR)指示剂的聚丙烯酰胺-藻酸盐双网络水凝胶。当伤口感染导致pH升高时，酚红发生肉眼可见的变色；近红外(NIR)激光则能激活MoS₂的过氧化物酶样活性，促使低浓度H₂O₂爆发式产生羟基自由基(•OH)、超氧阴离子(•O^2-)等ROS，实现精准杀菌。

关键技术包括：1) 微流控法制备MoS₂ NSs-藻酸盐微球；2) 双网络水凝胶构建；3) 激光触发ROS生成动力学分析；4) 小鼠全层皮肤缺损模型的治疗评估。

主要发现：

1. 材料制备与表征：SEM显示MoS₂ NSs均匀分散在直径约500μm的微球中，FTIR证实成功构建双网络结构。该设计既避免MoS₂黑色干扰pH显色，又保持其催化活性。

2. 激光增强催化机制：NIR照射使MoS₂的H₂O₂分解效率提升3.2倍，0.5% H₂O₂浓度下即可产生致死量ROS，较传统医用浓度(3%)降低83%。

3. 动态监测与抗菌：感染伤口pH升至7.5时，MPAH由黄变红；联合激光处理对S. aureus和E. coli的杀菌率达99.7%，且不影响哺乳动物细胞活力。

4. 动物实验验证：糖尿病小鼠模型中，MPAH+Laser组7天内完全清除生物膜，上皮化速度比对照组快2.3倍，且无组织毒性。

这项研究开创性地将光学调控与智能材料结合，解决了传统H₂O₂治疗的剂量困境。其价值在于：① 首次实现伤口感染的视觉化预警；② 建立激光功率-ROS产量的定量关系，为精准医疗提供参数库；③ 微球封装策略可拓展至其他纳米酶系统。正如通讯作者Jun Wu所述，该技术不仅适用于急慢性伤口管理，其H₂O₂光解机制更为肿瘤治疗等需ROS调控的领域提供了新思路。