苍耳仿生纳米载药系统攻克糖尿病感染难题

苍耳仿生纳米载药系统攻克糖尿病感染难题

糖尿病感染伤口是糖尿病患者常见的严重并发症，不仅治疗难度大，还可能引发截肢等严重后果。传统治疗方法如医用纱布、凡士林纱布等存在功能单一、易滋生细菌等问题，难以满足临床需求。近年来，随着纳米技术的发展，一种受苍耳启发的新型纳米载药系统为糖尿病感染伤口治疗带来了新的希望。

苍耳是一种常见的植物，其果实具有独特的传播机制。苍耳球表面的钩刺可以轻易地钩附在动物的毛发或衣物上，随着动物的移动，种子得以传播。这种自然界的“搭便车”策略为科学家提供了灵感。

苍耳仿生纳米载药系统由吉林大学杨英威教授、刘林林教授、武汉大学田间教授和浙江农林大学郇伟伟教授共同开发，是一种基于等离激元超分子纳米酶的仿生生物苍耳（GNR@CeO2@GNPs）。该系统结合了纳米酶的催化特性和等离激元效应，展现出卓越的治疗效果。

纳米酶是一类新型人工酶和生物催化剂，具有纳米材料的理化特性和独特的类酶催化活性。它打破了无机与有机生命的界限，展现出在生物医药、环境治理、绿色农业、新能源等领域的巨大应用前景。纳米酶具有较好的稳定性、耐高温、低温、耐酸碱、活性可调且多功能等特点，目前受到了广泛关注，并初步形成了相应的学科框架。

等离激元效应是指当材料吸收光时，会生成热载流子（电子、空穴），热载流子的能量取决于入射光子的能量以及材料的能带结构。在半导体中，入射的光子能量应该超过带隙，但是在金属或掺杂的半导体中，光子吸收可以是带内/带间跃迁，而带间跃迁则可由等离激元激发。等离激元纳米结构在强场下，金属纳米结构中电子的能量分布不断变化，热电子可能从金属向环境中相邻的分子或材料转移，这些都将显著影响金属表面的物理和化学过程。

苍耳仿生纳米载药系统通过以下机制发挥作用：

1. 级联催化反应：利用类葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性，降解内源性葡萄糖并生成活性氧自由基，从而改善高糖微环境、抗菌并促进愈合。
2. 等离激元效应增强：在近红外光照射下，金纳米棒捕获光子并转移热电子至二氧化铈壳层，进一步提高催化活性。

苍耳仿生纳米载药系统具有以下显著优势：

1. 高效抗菌性：体内外实验表明，该仿生苍耳对革兰氏阴性和阳性细菌均具有显著的抗菌效果。
2. 改善高糖微环境：通过降解内源性葡萄糖，有效改善糖尿病患者的高糖微环境，为伤口愈合创造有利条件。
3. 促进伤口愈合：减少炎症、促进胶原蛋白沉积和血管生成，加速伤口愈合过程。
4. 多功能性：结合了纳米酶的催化特性和等离激元效应，实现多重治疗效果。

该研究由吉林大学杨英威教授、刘林林教授、武汉大学田间教授和浙江农林大学郇伟伟教授共同完成。研究团队跨学科合作，融合了化学、材料科学、生物医学等领域的专业知识，成功开发出这一创新性治疗方案。这一突破性研究成果发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》上，为未来糖尿病感染创面的治疗提供了新的方向。

苍耳仿生纳米载药系统的成功开发不仅为糖尿病感染伤口治疗提供了新的解决方案，还展示了仿生纳米技术在精准医疗中的巨大潜力。未来，该技术有望在更多医学领域实现突破，为患者带来更多福音。