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  可吸收明膠海綿是一種在外科手術中廣泛使用的止血材料，在使用過程中常常會引發醫源性細菌感染，嚴重影響患者術后恢復和生命健康。特別是不合理使用抗生素會導致耐藥菌的出現，使抗生素藥物資源日益枯竭，人類社會逐漸進入“后抗生素時代”。陽離子型高分子材料在抗細菌感染方面具有較好的應用前景（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1802140; Small 2019, 15, 1900999），但是如何兼顧可植入材料的生物相容性和抗菌性能仍然面臨重要挑戰。

  為了應對上述挑戰，北京化工大學徐福建教授團隊通過開環聚合（ROP）和原子轉移自由基聚合（ATRP）構建了系列三嵌段共聚高分子材料QP-b-PCL-b-QP，可在四氫呋喃中自組裝形成反膠束結構（圖1），其中疏水的聚己內酯（PCL）鏈段形成反膠束外殼，具有良好的生物相容性和細菌脂肪酶響應性；親水性季銨化聚2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯（QP）鏈段形成反膠束核心，并在細菌脂肪酶存在的感染微環境中降解并釋放，實現自適應性抗菌。

圖1. 基于QP-b-PCL-b-QP反膠束涂層構建脂肪酶響應性自適應抗菌明膠海綿

  系列三嵌段季銨化高分子材料中，QP₄₁-PCL₁₁₈-QP₄₁（RM₂）構建的反膠束涂層具有最優的脂肪酶響應性。抗菌實驗表明反膠束涂層（RM₂）修飾明膠海綿對高表達脂肪酶的金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌表現出較好的自適應抗菌性能（圖2a、2b）。盡管綠膿桿菌也可以表達脂肪酶，但是綠膿桿菌對響應性釋放的季銨化抗菌劑（QBA）具有較高的耐受性（圖2c）。由于本實驗選用的大腸桿菌幾乎不表達脂肪酶，因此實驗組與對照組相比未表現出明顯的抗菌性能（圖2d）。

圖2. 反膠束涂層（RM₂）修飾明膠海綿的自適應抗菌性能。（a）金黃色葡萄球菌、（b）枯草芽孢桿菌、（c）綠膿桿菌、（d）大腸桿菌。

  動物實驗表明，RM₂反膠束涂層修飾明膠海綿在活體中也具有較理想的自適應抗菌性能（圖3a、3b）。植入材料周圍皮膚組織的H&E染色圖片表明，未修飾明膠海綿（GS）周圍皮膚組織中存在大量中性粒細胞、巨噬細胞、嗜伊紅細胞等炎癥細胞，表明組織中由于細菌感染造成急性炎癥反應（圖3c）。RM₂反膠束涂層修飾明膠海綿周圍皮膚組織中炎癥細胞數量較少，表明具有自適應抗菌功能的明膠海綿能夠減輕細菌感染造成的炎癥反應。

圖3. （a）從細菌感染組織中提取的菌落培養照片；（b）細菌感染組織中金黃色葡萄球菌菌落計數分析；（c）細菌感染模型中未修飾明膠海綿（GS）與RM₂反膠束涂層修飾明膠海綿周圍皮膚組織的H&E染色圖片。

  以上相關成果發表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2021, 2011165.)上。論文的第一作者為北京化工大學材料科學與工程學院博士研究生王安治，共同通訊作者為北京化工大學丁小康副教授和徐福建教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202011165