革兰氏阴性菌感染已成为全球公共卫生的重大威胁。这类细菌凭借其外膜（OM）和脂多糖（LPS）毒素，可逃逸宿主免疫防御，引发过度炎症反应，甚至导致器官损伤。其外膜的低渗透性、多药外排泵及抗生素灭活酶的表达，构成了天然耐药屏障。此外，LPS和鞭毛结构促进生物膜形成，进一步阻碍药物渗透，保护细菌免受抗生素和免疫系统攻击。生物膜内的休眠细菌代谢低下，对抗菌药物敏感性极低，导致伤口愈合延迟、组织坏死甚至脓毒症。据统计，2050年革兰氏阴性菌耐药感染或致超千万人死亡。当前临床缺乏长效靶向疗法，广谱抗生素易破坏皮肤有益菌群（如葡萄球菌和链球菌），加剧微生态失衡和继发感染风险。
安徽医科大学王咸文教授、曹东升主任医师开发了一种铜碲化物@海藻酸钠-聚乙烯醇纳米纤维/纱布伤口敷料（Cu₄Te@SA-PVA NF/G），通过铜碲化物（Cu₄Te）纳米酶的多重酶活性精准杀灭革兰氏阴性菌。该纳米酶具有类过氧化物酶（POD-like）、类氧化酶（OXD-like）和类谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px-like）活性，可在伤口微环境中产生活性氧（ROS）并消耗抗氧化剂GSH，破坏细菌代谢平衡。体外实验证实其对大肠杆菌杀灭率高达99.73%，并能有效清除生物膜。动物模型显示，该敷料显著促进感染伤口愈合，并通过调节炎症反应、刺激血管新生和细胞增殖加速组织修复。
示意图 1. (A) CuₓTe 纳米酶和 CuₓTe@SA-PVA NFs 的合成示意图。
核心技术突破
研究通过一锅法合成具有三维纳米花结构的Cu₄Te纳米酶（图1）。透射电镜（TEM）显示其均匀的花状形貌（图1B），比表面积大且表面带正电（Zeta电位+12.63 mV，图1C），X射线光电子能谱（XPS）证实铜（Cu⁺/Cu²⁺）和碲元素的存在（图1E-G）。这种独特结构赋予其三重酶活性协同机制（图2A）：在无H₂O₂条件下，纳米酶通过OXD活性氧化邻苯二胺（OPD）并产生超氧阴离子（O₂•⁻，图2C-D）；与微量H₂O₂（0.05mM）结合时，POD活性催化产生高活性羟基自由基（·OH，图2E-G）；同时通过GSH-Px活性在4小时内耗尽细菌内抗氧化剂GSH（50μg/mL，图2K-M），彻底瓦解细菌抗氧化防御系统。
图 1. CuₓTe 纳米酶的表征。
图 2. CuₓTe 纳米酶的多酶活性。
图 3. CuₓTe 纳米酶的体外抗菌活性。
多维度破坏细菌防御
转录组学分析（图5A-C）揭示Cu₄Te通过四重级联机制精准打击革兰氏阴性菌：纳米酶首先上调核糖体基因和能量代谢通路（如氧化磷酸化、TCA循环），迫使细菌维持高代谢状态，无法进入低代谢休眠；同时下调铁摄取基因（fur、ent家族），引发铁代谢紊乱和铁饥饿（图5D），削弱依赖铁辅基的抗氧化酶功能；此外显著抑制鞭毛组装基因（fliJ、flgB等，图5C），使细菌丧失运动与黏附能力；最终通过降低胞外多糖（EPS）和脂多糖（LPS）合成基因表达（图5E），破坏外膜完整性及生物膜形成。这种多靶点攻击导致细菌内源性ROS爆发性积累（图4E），经抗氧化剂NAC验证为致死主因（图4F-G）。
图 4. ROS 诱导的细菌结构和功能损伤。
图 5. CuₓTe 纳米酶处理的 E. coli 差异基因表达。
图 6. CuₓTe 纳米酶的抗菌机制。
敷料临床转化与动物验证
通过静电纺丝技术将Cu₄Te纳米酶负载于海藻酸钠（SA）-聚乙烯醇（PVA）纳米纤维，形成柔性敷料（Cu₄Te@SA-PVA NF/G）（图7A）。SA提供吸液性和生物相容性，PVA增强机械强度并控制药物缓释（图7F）。该敷料透气性优于普通医用纱布（图7E），对大肠杆菌抑菌圈直径达18.1mm（图7G）。
图 7. CuₓTe@SA-PVA NF/G 的表征。
图 8. CuₓTe@SA-PVA NF/G 在 E. coli 感染伤口上的体内治疗效果。
在感染小鼠模型中（图8A），Cu₄Te@SA-PVA NF/G（0.5 wt%）治疗组第3天细菌存活率仅2.2%（对照组80.2%），第9天伤口愈合率达94.9%（对照组70.8%）（图8B-E）。组织学分析显示其促进表皮再生、胶原沉积和肉芽组织形成（图9A-D），并下调炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1β），上调血管标志物（CD31、VEGF）（图9E-F）。在压力溃疡感染模型中（图11A），该敷料同样显著减少细菌负荷（存活率0.3%），加速伤口闭合（第8天愈合率83.0% vs 对照组70.1%）（图11B-E），且未引起主要器官毒性（图11F-K）。
图 9. CuₓTe@SA-PVA NF/G 在 E. coli 感染伤口上的体内治疗效果。
图 10. CuₓTe@SA-PVA 0.5 wt% NF/G 组织愈合的转录组分析。
图 11. CuₓTe@SA-PVA NF/G 在 E. coli 感染的压力性溃疡伤口上的体内治疗效果。
安全性与展望
该敷料细胞活性>80%，溶血率<5%，3天内可生物降解（图S27-S30）。血液生化及组织学检测证实其体内安全性（图S35-S36）。研究团队总结指出，Cu₄Te@SA-PVA NF/G通过多重酶活性靶向革兰氏阴性菌，结合电纺纤维的结构优势，实现了感染控制、炎症调节和组织再生三效合一。该技术为临床治疗耐药菌感染提供了可转化方案，尤其适用于糖尿病溃疡、烧伤等顽固性伤口。
来源：高分子科学前沿
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