新型智能水凝胶绷带可实现仅在检测到有害细菌时释放抗生素

该项目负责人、布朗大年夜学工程学院传授 Anita Shukla 表示，当前全球抗菌药物耐药性问题严格，若何更“聪慧”地应用抗生素至关重要。她指出，这种材料的设计理念是“按需给药”：只有当伤口中真正出现会激发感染的细菌时，敷料才会启动药物释放；在没有感染的情况下，药物始终保持封存状况，从泉源上削减了抗生素过度应用的风险。

据介绍，这种智能敷料的核心是一种可直接覆盖在伤口外面的水凝胶，内部“装载”了抗生素药物。水凝胶构造由长链高分子和较小分子的交联剂构成，后者在碰到特定细菌产生的β-内酰胺酶时会产生降解，使得水凝胶整体构造崩解，从而释放出被慎密“封存在内”的抗生素。当伤口情况中不存在这类有害细菌时，水凝胶保持稳定完全，药物不会渗漏，从而避免对皮肤上本来健康共生菌群的干扰和裸露。

在体外实验中，研究团队发明，这种水凝胶对由常见致病菌产生的β-内酰胺酶具有高度特异性。当实验情况中存在可以或许产生这种酶的有害细菌时，水凝胶敏捷分化并释放抗生素；而在只含有不产生该酶的无害细菌时，水凝胶保持完全，经久接触也不会引诱明显的抗药性成长。研究人员强调，这种“对酶敏感”的响应机制，有助于确保药物只在真正须要时才介入治疗。

研究还显示，该材料在封存药物方面表示出很高的稳定性。在没有触发身分的情况下，抗生素几乎不会从水凝胶中泄漏，只有当β-内酰胺酶达到足以破坏构造的水日常平凡，药物才会被集中释放。Shukla 称，这种特点不仅有利于控制给药机会，同时也有望削减多次改换敷料的须要，为临床应用供给便利。

在小鼠实验中，研究团队将这种智能水凝胶用于带有擦伤感染的小鼠伤口，仅一次应用就完全清除了细菌感染。与之比拟，一种今朝临床上广泛应用的抗菌敷料在细菌清除和伤口愈合速度方面的表示都不及新材料。研究成果注解，这种新型敷料既可更有效地控制局部感染，也有助于更快恢复皮肤樊篱功能。

科学界广泛担心，若不采取办法削减抗生素滥用，到本世纪中叶，耐药感染每年可能与近一切切例逝世亡相干。已有研究估计，今朝全球每年逝世于抗生素耐药性感染的人数就已跨越一百万。在这一背景下，此次研究提出的“按需响应”型智能水凝胶，为兼顾治疗后果和抗药性防控供给了一条新的技巧路径。

论文作者在总结中写道，这种对细菌酶敏感的智能水凝胶，可以或许在检测到产生β-内酰胺酶的致病菌时快速释放抗生素，实现针对感染的“按需消杀”，同时最大年夜限度降低健康微生物及非感染状况下组织裸露于抗生素的机会。今朝，研究团队已经为这一材料申请专利，并正持续优化技巧，推动其向未光降床应用和贸易化偏向成长。

这项研究成果以“Bacterial enzyme-responsive hydrogels for triggered delivery of antibiotics to infected wounds”为题，于 2026 年 3 月揭橥在《Science Advances》期刊上，研究获得 Dr. Ralph and Marian Falk 医学研究基金会的赞助。