考研武汉大学(考研武汉大学分数线)
考研武汉大学，考研武汉大学分数线
第一作者：Long Huang, Mingzhen Cai
通讯作者：蒋序林
通讯单位：武汉大学
研究速览
近期，武汉大学蒋序林教授团队在Carbohydrate Polymers发表了可用于无创可视化和伤口愈合的基于 AIEgen 的水溶性热敏抗菌羟丙基甲壳素水凝胶的文章。含抗菌剂的抗菌水凝胶已广泛应用于术后感染、伤口修复和组织工程。然而，抗生素的滥用导致了细菌耐药性的增强，传统的抗菌药物正在失去作用。因此，制备具有增强的光动力学抗菌活性、良好的生物相容性、可生物降解性和可注射性的新型高效抗菌水凝胶在临床应用中是非常理想的。以共价引入的水溶性聚集诱导发射荧光原(AIEgen)为基础，构建了一种荧光和阳光触发的协同抗菌热敏水凝胶(红色荧光羟丙基甲壳素，redFHPCH) ，用于羟丙基甲壳素的无创显示和伤口愈合。将具有良好低温流动性的温敏性红FHPCH溶液在体温下完全转化为水凝胶。红色/近红外线区域具有优异的AIE荧光成像质量，并且在阳光下产生高效的活性氧(ROS) ，因此，红色/活性氧类/高效聚丙烯酰胺水凝胶的体外和体内可视化和活性氧(ROS)的产生得到了清晰的展示。此外，带正电荷季铵盐基团的 FHPCH水凝胶对阳光照射下感染创面的愈合具有很强的协同抗菌作用。
要点分析
要点一，实验设计：作者首次将水溶性 AIEgen 引入亲水性天然高分子链，提出了一种协同抗菌策略，以期克服单一处理方法的缺点，提高抗菌效果。多糖及其衍生物由于其生物相容性和可生物降解性而在生物医学应用中显示出独特的优势。羟丙基甲壳素(HPCH)是甲壳素的衍生物，是一种新型多糖衍生物，具有优异的水溶性、生物降解性、抗生物相容性性和可逆的热敏性。对所制备的多功能水凝胶，合成了具有正电荷季铵基的水溶性 AIEgen (TPPy-NH2)，并接枝到热敏性 HPCH上。水溶性 TPPy-NH2在聚集态能发出强烈的红色荧光，具有潜在的协同抗菌性能。这种新的复合材料综合了 TPpy-NH2和HPCH的优点，命名为红色荧光羟丙基甲壳素(redFHPCH)。redFHPCH水凝胶在红外/近红外区具有优异的荧光成像质量，可用于体内显示。
方案1. redFHPCH水凝胶的制备和生物医学应用示意图。
要点二，redFHPCH 水凝胶具有良好的抗菌效果：对于redFHPCH水凝胶，温度敏感性使不规则的伤口被完全覆盖，防止了外部细菌和异物的入侵。redFHPCH水凝胶在水凝胶状态下可以表现出更好的光动力性能，避免了ACQ的问题。redFHPCH水凝胶的ROS生成效率是RB的1.8倍，是TPPy-NH2的8倍，表现出聚合诱导增强的光动力性能。redFHPCH水凝胶中带正电荷的季铵基和阳光引发的高效ROS产生产生了杀灭细菌和促进感染伤口愈合的协同作用的效果。
图文导读
图1. (a) TPPy-NH2的分子模型。(b-c) 50 μM TPPy-NH2在不同THF分数的水/THF混合物中的光致发光光谱和相对发射强度图，Ex=为470 nm。
图2. 在4℃和37℃温度下，2% redFHPCH溶胶/凝胶在水中的荧光强度的周期性变化。
图3. (a)照片图像显示了HPCH和redFHPCH在自然日光和紫外光下的热敏溶胶-凝胶转变。(b-c) HPCH和redFHPCH 溶液/水凝胶（2.0%）的存储模量(G’)和损失模量(G’’)的温度依赖性图像。
图4. (a-b) 具有代表性的彩虹色体外荧光图像，以及2.0 wt% redFHPCH和HPCH水凝胶的定量分析。(c-d) 不同发射波长的2.0 wt% redFHPCH和HPCH水凝胶（100 μL）的彩虹照片和定量分析的代表性体内荧光图像。(e) 2.0 % redFHPCH降解与彩虹色的荧光成像，发射波长为620 nm。(f) 利用体内荧光成像技术对水凝胶降解过程进行定量分析。
图5. (a-b) 小分子（A：AIEgen和RB）和水凝胶(B：HPCH和 redFHHCH)在阳光下（阳光强度：400 W/m2），以DCFH为指标ROS的生成能力如图所示。
图6. (a-b) 金黄色葡萄球菌与PBS、HPCH水凝胶、redFHPCH水凝胶共培养后，大肠杆菌的菌落照片和存活率。(c-d) 金黄色葡萄球菌生物膜与红FHCPH水凝胶孵育4h后，无/有阳光照射下的结晶紫染色图像及其相应的吸光度。
图7. 不同处理后大鼠金黄色葡萄球菌感染部位的代表性时间依赖性照片。
图8. (a-c) 不同治疗12天后，通过H&E和Masson染色对伤口部位进行组织学分析的照片。
结论
综上所述，作者首次成功制备了新型水溶性基于AIEgen的抗菌热敏羟丙基甲丁质水凝胶，该凝胶在红/近红外光照射下可产生活性氧（ROS），证明了其在无创可视化和光热治疗方面的双重作用。合成的水溶性胺端接AIEgen（命名为TPPy-NH2）AIEgen在聚集状态下能发出强烈的红色/近红外荧光。共价引入的基于AIEgen的荧光羟丙基几丁质（redFHPCH）水凝胶在红色/近红外区域显示出良好的荧光成像质量，用于体内可视化。在大约13天内，redFHPCH水凝胶的荧光信号下降到噪声水平，说明该水凝胶可以在体内进行实时连续监测。此外，对于redFHPCH水凝胶，温度敏感性使不规则的伤口被完全覆盖，防止了外部细菌和异物的入侵。redFHPCH水凝胶的ROS生成效率是RB的1.8倍，是TPPy-NH2的8倍，表现出聚合诱导增强的光动力性能。redFHPCH水凝胶中带正电荷的季铵基和阳光引发的高效ROS产生产生了杀灭细菌和促进感染伤口愈合的协同作用。这为redFHPCH水凝胶的体内可视化和促进伤口愈合提供了一种新的设计。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121186
参考文献：L. Huang, M. Cai, Q. Qiao, et al., Water soluble AIEgen based thermosensitive and antibacterial hydroxypropyl chitin hydrogels for non-invasive visualization and wound healing, Carbohydrate Polymers (2023)
DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121186
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