蛇牙仿生智能响应双阶段AIE微针平台：集成光动力感染伤口管理与可视化诊疗新策略

　　本研究针对耐药菌感染伤口治疗难题，创新性地构建了集智能药物释放、光动力治疗和可视化诊疗于一体的仿生微针平台。通过结合聚集诱导发光光敏剂（AIE-gen）与仿蛇牙双阶段微针技术，实现了对酸性微环境和β-内酰胺酶的精准响应，可区分监测敏感菌与耐药菌感染，并通过智能手机RGB分析实现远程诊疗。该平台不仅能协同消除耐药菌，还显著促进伤口愈合，为临床感染管理提供了创新性解决方案。

　　

皮肤作为抵御细菌感染的重要屏障，一旦出现破损就极易引发感染。传统抗生素的滥用导致耐药菌（DR bacteria）问题日益严重，这些耐药菌能产生β-内酰胺酶（β-lactamase）水解抗生素中的β-内酰胺环，使药物失效，显著增加了治疗难度。目前临床上缺乏能够同时实现精准诊断和高效治疗的有效手段，使得耐药菌感染伤口的管理面临巨大挑战。

针对这一难题，陕西科技大学刘新华、蒋慧娥团队在《Bioactive Materials》上发表了一项创新研究，他们受蛇牙结构启发，开发了一种智能响应双阶段含AIEgen的微针平台（AIE-film/TS-MN），该平台采用双层结构设计，上层为pH响应型AIE光敏剂（AFPP）薄膜，下层为具有"核壳"结构的双阶段微针（TS-MN）贴片。

研究团队主要运用了以下关键技术方法：通过热成型工艺制备聚乳酸（PLA）微针基底；采用真空灌注技术构建载药明胶壳层；合成并表征具有聚集诱导发光特性的光敏剂AFPP；利用智能手机RGB分析技术实现颜色信号的半定量分析；建立SD大鼠感染模型进行体内疗效评价。

2.1. TS-MN贴片的制备与表征

研究人员通过热成型工艺制备了具有蛇牙状锥形锐利针尖的微针阵列，针长1000μm，底部直径400μm。通过在针尖涂覆含Fe-羧苄青霉素框架（Fe-MOF）的明胶载药层，形成了独特的"核壳"结构。扫描电镜和激光共聚焦显微镜结果显示，载药层均匀完整地包覆在微针表面，拉曼 mapping证实了Fe-MOF的均匀负载。力学测试表明，TS-MN的杨氏模量达到17.547MPa，远高于皮肤穿透所需的0.13MPa，确保了足够的机械强度。

2.2. 体外细胞增殖和迁移行为评估

通过活/死细胞染色、CCK-8测定、划痕实验和溶血试验，研究人员系统评估了AIE-film/TS-MN的生物相容性。结果显示，所有实验组的细胞存活率均超过90%，与对照组无显著差异。划痕实验表明材料对各阶段细胞迁移无负面影响，溶血率均低于5%，流式细胞术进一步证实了材料优异的生物相容性。

体内伤口感染监测和愈合实验

研究团队建立了SD大鼠细菌感染模型，通过智能手机采集AIE-film的颜色变化并分析RGB值，实现了对敏感菌和耐药菌感染的区分监测。治疗10天后，AIE-film/TS-MN处理组的大肠杆菌和MRSA感染伤口愈合率分别达到99.69%和99.80%，显著高于PBS对照组的63.53%和69.20%。组织学分析显示，实验组表皮再生厚度和胶原沉积均显著优于对照组。

体内抗炎特性和促进血管生成

免疫荧光染色结果显示，AIE-film/TS-MN处理组的CD31（血小板内皮细胞粘附分子-1）表达最强，而TNF-α（肿瘤坏死因子-α）表达最弱，表明确实能够显著促进血管生成并缩短炎症反应时间。其作用机制是通过ROS介导的抗菌作用减轻细菌负荷和相关炎症，同时促进M2巨噬细胞极化和免疫调节，共同促进伤口从慢性炎症状态向再生状态转变。

该研究成功开发了一种集诊断与治疗于一体的仿生微针平台，通过创新的双层结构设计，实现了对伤口感染类型的可视化监测和按需治疗。AFPP光敏剂和硝基cefin的协同响应机制，使得平台能够区分敏感菌和耐药菌感染，并通过智能手机实现远程医疗咨询。Fe-MOF的pH响应特性确保了在酸性伤口微环境中精准释放羧苄青霉素，而白光激活的AFPP则能产生大量活性氧（ROS）消除耐药菌。

研究结果表明，这一平台不仅具有优异的生物相容性和抗菌效果，还能显著促进伤口愈合和血管生成，同时减轻炎症反应。这种智能可视化医疗诊断和治疗策略为临床耐药菌感染管理提供了新的解决方案，有望减少抗生素滥用，改善患者治疗效果，推动下一代临床医学的发展。

尽管该技术还存在一些局限性，如白光穿透深度有限和智能手机色度标准化问题，但这项研究为开发多功能、一体化的伤口管理平台提供了重要思路，在个性化医疗和远程健康监测领域具有广阔的应用前景。