等离子体活化水(PAW)加速伤口愈合并抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)生物膜感染的机制研究

本研究针对抗生素耐药性生物膜感染难治性问题，创新性采用等离子体活化水(PAW)作为伤口清洁剂。通过体外实验证实PAW对MRSA、Acinetobacter baumannii等病原体生物膜具有2.99-4.41 log10(CFU/mL)的杀灭效果，在小鼠烫伤模型中显著降低1.33 log10(CFU/g)细菌负荷并提升63.2%再上皮化率。该研究为开发非抗生素抗菌策略提供了重要实验依据。

　　

慢性伤口感染因细菌生物膜对抗生素的顽固性成为临床难题，全球每年因耐药菌感染死亡人数高达127万。面对这一危机，澳大利亚阿德莱德大学Basil Hetzel转化健康研究所（Basil Hetzel Institute for Translational Health Research）的Katharina Richter团队在《Biofilm》发表突破性研究，揭示了等离子体活化水(Plasma-activated water, PAW)这一非抗生素疗法的双重功效。

研究团队采用两种PAW制备方法：PAW1（等离子体直接通入去离子水）和PAW2（等离子体与水蒸气冷凝）。关键技术包括：1）体外生物膜模型评估抗菌效果；2）Galleria mellonella幼虫生存实验验证安全性；3）BALB/c小鼠MRSA感染烫伤模型结合生物发光成像技术动态监测；4）扫描电镜(SEM)观察细菌负荷；5）23种细胞因子检测系统评估免疫反应。

主要研究结果

1. 体外抗菌活性：PAW2对浮游态MRSA在5分钟内实现3.96 log₁₀杀灭，对48小时成熟生物膜作用30分钟可达4.81 log₁₀减少。晶体紫染色显示PAW不破坏生物膜结构但有效杀灭嵌入细菌。

2. Galleria mellonella模型：PAW2将MRSA感染幼虫存活率从50%提升至87%（p<0.001），且未显示毒性，证实其体内安全性。

3. 小鼠烫伤模型：每日两次PAW治疗使伤口细菌负荷较对照组降低0.44-0.49 log₁₀（光子/秒），终点CFU减少1.33 log₁₀/g组织（p=0.0032）。SEM直观显示PAW组细菌负荷显著降低。

4. 伤口愈合促进：PAW治疗组再上皮化率达63.2%，显著高于对照组49.2%（p=0.0093），伤口闭合速率预测较对照组提前1.1天。

5. 免疫调节作用：PAW显著降低IL-1β、TNF-α等促炎因子（p<0.05），但维持IL-4等修复相关因子水平，显示其抗炎但不抑制愈合的特性。

这项研究首次系统证实PAW通过活性氧氮物种(Reactive oxygen and nitrogen species, RONS)破坏生物膜基质并激活宿主修复通路的双重机制。其创新性在于：1）建立标准化PAW制备流程；2）开发动态生物发光监测感染模型；3）揭示PAW通过整合素β1/5-FAK通路促进上皮再生。研究团队已启动猪模型验证，为糖尿病足溃疡等慢性伤口治疗提供新方案，对缓解全球抗生素耐药危机具有重要临床意义。