文章标题：Engineered Probiotic Bio-Heterojunction with Robust Antibiofilm Modality via “Eating” Extracellular Polymeric Substances for Wound Regeneration
P-bioHJ 形成及其在治疗生物膜感染皮肤伤口中的抗生物膜、抗氧化和抗炎机制的示意图。创新点：
1. 开发了结合益生菌和纳米材料的生物异质结系统，实现多重功能。
2. 利用益生菌代谢过程靶向分解EPS，克服了传统抗生物膜治疗的局限性。
3. 实现了近红外光响应的物理抗菌机制，增强了抗生物膜效果。
4. 设计了兼具抗生物膜和促进伤口愈合的多功能系统。
P-bioHJ 的表征。A) MQD 的 HRTEM 图像。B) LG（插图显示 LG）和 C) P-bioHJ（插图显示 P-bioHJ）的 TEM 图像。D) EDS 映射显示 P-bioHJ 中 C、N、O、Ti、Fe 和 S 元素的分布。E) MQD、MQDs-NH2、LM、LMF 和 P-bioHJ 的 Zeta 电位分析。F) LG、MF、LMF 和 P-bioHJ 的 FTIR 光谱。G) 用 808 nm 激光照射 10 分钟后 LG 和 P-bioHJ 中的 NADH/NAD⁺ 水平，每组 n = 3。H) LG、MF 和 P-bioHJ 的 XPS 光谱。I) MF 和 P-bioHJ 的 Fe 2p 光谱。J) MF 和 P-bioHJ 的 Ti 2p 光谱。 （数据以平均值±SD表示。使用单因素方差分析和Tukey-Kramer多重比较检验（G）计算两组之间的显著性。n = 3。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001）。光热和光动力学性能评估。A) LM、LMF 和 P-bioHJ（0.3 mg mL⁻¹）在 1.5 W cm⁻² NIR 激光照射下 10 分钟的光热曲线。B) P-bioHJ（0.3 mg mL⁻¹）在不同功率密度（0.5、1 和 1.5 W cm⁻²）的 NIR 激光照射下 10 分钟的光热曲线。C) P-bioHJ（0.3 mg mL⁻¹）在 NIR 光照射（1.5 W cm⁻²）下进行三个循环的循环光热曲线。D) LM、LMF 和 P-bioHJ 在 NIR 激光照射（1.5 W cm⁻²）下 10 分钟的实时红外热图像。 E) 消耗机制和 F) 1,3-二苯基异苯并呋喃 (DPBF) 在波长 300 至 500 nm 处的吸收曲线。G) 磁场强度为 318 至 328 mT 的 P-bioHJ 电子自旋共振 (ESR) 光谱。H) 消耗机制和 I) 波长为 500 至 750 nm 的亚甲蓝 (MB) 的吸收曲线。J) 磁场强度为 318 至 328 mT 的 P-bioHJ ESR 光谱。对科研工作的启发：
1. 强调跨学科研究的重要性，结合微生物学、材料科学和光热治疗。
2. 突出生物材料与无机材料结合的潜力，开辟新的治疗策略。
3. 提醒研究者关注生物膜微环境的复杂性，设计针对性的治疗方案。
4. 强调治疗过程中的多重作用机制，鼓励开发多功能治疗系统。
体外抗菌性能。用 PBS、LG、MF 和 P-bioHJ 处理（有或无 808 nm 激光）10 分钟后，A) 大肠杆菌和 B) 金黄色葡萄球菌的细菌计数。C) SEM 图像显示用各种材料处理（有或无 NIR 光）10 分钟后，大肠杆菌（顶部）和金黄色葡萄球菌（底部），绿色和黄色箭头表示细菌细胞膜破裂；插图显示相应图像的放大倍数。D) TEM 和 E) 用各种样品处理（有或无 808 nm 激光）10 分钟后，大肠杆菌（顶部）和金黄色葡萄球菌（底部）的活/死染色图像，绿色和红色荧光代表活细菌和死细菌。F) 活/死细菌的比例如图 (E) 所示，红色和绿色柱表示死细菌和活细菌。G) P-bioHJ 在 808 nm 激光照射下的抗菌机制。 （数据以平均值±SD表示。使用单因素方差分析和Tukey-Kramer多重比较检验（A-B）计算两组之间的显著性。n = 3。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001）。P-bioHJ 对金黄色葡萄球菌的抗生物膜能力和机制。A) 用 PBS、LG、MF 和 P-bioHJ 处理 30 分钟后金黄色葡萄球菌生物膜的总糖和 B) 乳酸含量。C) PBS、LG、MF 和 P-bioHJ 的 β-半乳糖苷酶活性。D) 用各种材料处理金黄色葡萄球菌生物膜后，用或不用 808 nm 激光照射 10 分钟后，对金黄色葡萄球菌生物膜进行 EPS/LIVE/DEAD 染色（蓝色、绿色和红色荧光分别代表 EPS、活细菌和死细菌）。E) 使用 ONP 测量金黄色葡萄球菌的膜通透性。F) 用或不用 808 nm 激光照射 10 分钟后，用各种样品处理的金黄色葡萄球菌的蛋白质泄漏水平。G) P-bioHJ 的抗生物膜机制。 （数据以平均值±SD表示。使用单因素方差分析和Tukey-Kramer多重比较检验（A-C，E-F）计算两组之间的显著性。n = 3。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，NS（无显著性）表示p > 0.05）。思路延伸：
1. 探索该系统在其他生物膜相关感染中的应用，如慢性伤口或植入物相关感染。
2. 研究不同类型益生菌与纳米材料的组合，优化治疗效果。
3. 开发可实时监测生物膜降解和伤口愈合过程的智能系统。
4. 探索将该技术与传统抗生素治疗结合，增强整体治疗效果。
5. 研究P-bioHJ在调节伤口微生态中的潜在作用，开发新的伤口愈合策略。
体外抗生物膜试验。A) 用于消除成熟和未成熟生物膜的实验程序示意图。用或不用 808 nm 激光处理各种样品 10 分钟后，B) 未成熟和 C) 成熟生物膜的 SYTO9 染色图像（绿色荧光表示活细菌）。量化 D) 荧光强度和 E) 未成熟生物膜的厚度。量化 F) 荧光强度和 G) 成熟生物膜的厚度。H) 基于未成熟生物膜结晶紫染色的存活率和 I) 抑制率。J) 基于成熟生物膜结晶紫染色的存活率和 K) 抑制率。用或不用 808 nm 激光照射的不同样品处理后，L) 未成熟生物膜和 M) 成熟生物膜的 SEM 图像（蓝色和粉色箭头表示萎缩的细菌）。 （数据以平均值±SD表示。使用单因素方差分析和Tukey-Kramer多重比较检验（D-K）计算两组之间的显著性。n = 3。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001）。在第 7 天用各种样本治疗的伤口的体内组织病理学分析。A) 第 7 天经过不同治疗后 CD31 的免疫组织化学 (IHC) 染色图像；紫色箭头表示血管富集区域。B) 第 7 天经过不同治疗后伤口中 VEGF 的代表性免疫荧光 (IF) 染色图像；黄色箭头表示血管富集区域。第 7 天经过不同治疗后 C) TNF‐α 和 D) IL-6 的 IHC 染色图像；红色和蓝色箭头表示炎症区域。第 7 天伤口中 E) NF-κB (顶部) 和 iNOS (底部) 的 IF 染色；黄色和蓝色五角星分别代表 NF-κB 和 iNOS 表达。F) CD31、G) VEGF、H) TNF-α 和 I) IL-6 的半定量数据。 J) P‐bioHJ 在生物膜感染性伤口愈合中的作用机制；K) 使用雷达图全面呈现指标（免疫调节、胶原沉积、抗菌作用、血管生成和伤口愈合）。（数据以平均值±SD 表示。使用单因素方差分析和 Tukey‐Kramer 多重比较检验 (F-I) 计算两组之间的显着性。n = 3。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001）。文献来源：
Adv. Mater.
Pub Date : 2024-06-24
DOI : 10.1002/adma.202402530
Miao Qin 1 , Xiumei Zhang 1 , Haiyang Ding 2 , Yanbai Chen 2 , Wenxuan He 2 , Yan Wei 1,3 , Weiyi Chen 1,3 , Yau Kei Chan 4 , Yiwei Shi 5 , Di Huang 1,3 , Yi Deng 2,4,6