糖尿病患者伤口的高糖含量和高氧消耗延迟血管生成、加重炎症反应；长时间的伤口暴露也会导致细菌感染，严重阻碍药物进入深层组织，进而导致伤口溃疡。本研究中，合肥工业大学食品与生物工程学院叶应旺教授、沈益忠副研究员和安徽医科大学生物医学工程学院王咸文教授团队结合广谱抗菌和高时空可控的化学动力学疗法（CDT）和光热疗法（PTT），提出了一种具有多合一功能的新型葡萄糖响应光热纳米酶（GOX/MPDA/Fe@CDs），旨在高效、协同治疗慢性糖尿病伤口的细菌感染，并在不影响周边正常组织的前提下根除细菌生物膜。GOX/MPDA/Fe@CDs纳米酶在近红外（NIR，808 nm）激光照射下升高局部温度（~45.0 ℃），提高了致病菌生物膜的通透性。另一方面，内源性的高血糖激活了葡萄糖氧化酶在纳米酶表面的催化活性，同时实现了H2O2和H+的自供应。此外，Fe@CDs模拟过氧化物酶活性催化•OH的产生，来清除细菌、破坏其生物膜。在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的糖尿病小鼠慢性伤口模型中验证了基于上述过功能级联系统的光热/化学动力协同作用，结果显示治疗12天后，小鼠伤口有效愈合。本工作有望为细菌感染糖尿病慢性伤口的治疗提供一种创新的组合策略。
综上，本工作创新点如下：
1. 开发了一种新型葡萄糖响应的铁驱动多功能级联碳基纳米酶 (GOX/MPDA/Fe@CDs)，通过光热/化学动力协同治疗糖尿病伤口细菌感染。
2. GOX/MPDA/Fe@CDs 表现出光热效应和类似过氧化物酶催化活性的多功能特性。3. 体内实验表明，GOX/MPDA/Fe@CDs通过光热/化学动力协同，清除细菌生物膜、促进伤口愈合，具有良好的生物安全性。
作者简介：
沈益忠，博士，副研究员/硕士生导师；本文第一作者；中国食品科学技术学会食品真实性与溯源分会委员，中国毒理学会分析毒理专业委员会青年委员，《分析测试学报》杂志青年编委。主要从事食品质量安全检测与毒理评估、环境分析化学与污染控制、纳米生物分析等方面的基础和应用研究。以第一/通讯作者在Chem. Soc. Rev., Adv. Mater., Environ. Sci. Technol., Nano Today (2篇), Anal. Chem. (8篇), Appl. Catal. B Environ., Biomaterials, Coord. Chem. Rev. (5篇), J. Hazard. Mater. (3篇), Chem. Eng. J., Chem. Commun., ACS Appl. Mater. Interfaces (5篇), Biosens. Bioelectron., Food Chem. (5篇), J. Agric. Food Chem. (2篇), Food Chem. Toxicol. (5篇)等期刊发表学术论文60余篇，包括ESI 1%高被引论文4篇，Nature index论文10篇，IF>10论文18篇 (含IF>20论文7篇)，封面论文2篇，引用1700余次，单篇他引最高394次，个人论文H指数21。申请国家发明专利8件，授权4件。主持承担国家自然科学基金（面上、青年项目各1项）、安徽省自然科学基金、横向委托类项目10余项。获中国分析测试协会科学技术奖一等奖、安徽省科技进步二等奖各1项。
王咸文，博士，安徽医科大学东南学者，教授，博士生导师，东南博士后合作导师，本文通讯作者。主要从事纳米药物载体的构建及其在肿瘤治疗（声动力治疗、光疗、化学动力治疗、放射治疗、化疗以及免疫治疗等）、抗菌和炎症治疗中的应用。2021年于苏州大学获得材料科学与工程博士学位（导师：李述汤院士、刘庄教授、程亮教授）。任中国生物物理学会自由基生物学与自由基医学分会青年委员。担任Nano TransMed责任编辑，Chinese Chemical Letters、Burns & Trauma和Military Medical Research等杂志的青年编委。入选Nanoscale 和2023 Journal of Materials Chemistry B新锐科学家、2022斯坦福全球顶尖2%科学家、合肥市D类高层次人才（市级领军人才）。共发表SCI论文70多篇，以一作/通讯作者在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Bioact. Mater., Mater. Horiz., Nano Toady, Chem. Mater., Small等国际知名杂志上共发表高水平论文40多篇，其中IF大于10的25篇，IF大于20的6篇，ESI高被引15篇。总引用次数超过4600次，H-index: 31。
论文信息：
Yizhong Shen, Chao Nie, Ting Pan, Wei Zhang*, Hui Yang, Yingwang Ye*, Xianwen Wang*. A multifunctional cascade nanoreactor based on Fe-driven carbon nanozymes for synergistic photothermal/ chemodynamic antibacterial therapy. Acta Biomaterialia, 2023.
https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.07.006
本研究得到国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金、中央高校基本科研业务费专项等项目支持。