多伦多大学《材料化学》3D打印铁螯合碳点传感的抗菌水凝胶敷料

来源：高分子材料科学

最近，加拿大多伦多大学Eugenia Kumacheva教授团队报告了一种利用具有强大的Fe3+离子螯合能力的纳米胶体水凝胶来抗菌伤口敷料的新方法，从而使细菌失去了急需的离子铁并抑制了细菌的生长。相关论文已经发表在《Chemistry of Materials》上。

水凝胶衍生自装饰有碳点（C-dot/CNCs）的纤维素纳米晶体。纳米原纤维水凝胶吸收Fe3+离子后，由于离子在C点表面的吸附，水凝胶的光致发光被淬灭，从而报道了离子铁从介质中的去除。水凝胶抑制了耐药性革兰氏阴性大肠杆菌，铜绿假单胞菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的生长，并且对人成纤维细胞无细胞毒性。伤口敷料很容易使用三维（3D）打印制造。水凝胶抗菌性能的新机制，其传感能力，生物相容性以及3D打印伤口敷料贴片的能力使其成为制造高级伤口敷料的非常有前途的材料。

图1. C-dot/EKGel作为伤口敷料的示意图

据介绍，作者使用CellInk BIO X 3D打印机探索了在3M Tegaderm薄膜上挤出C-dot/EKGel伤口敷料（贴片）的功能，该薄膜用于覆盖和保护伤口（图6a）。通过在37°C下混合C-dot/CNC悬浮液和明胶溶液并在22°C下挤出，来制备用于3D打印的“油墨”。由于油墨和基材之间的温差（明胶的溶胶-凝胶转变为24–30°C（63-65））以及C点醛基之间的席夫碱反应，悬浮液迅速发生凝胶化/CNC和明胶的胺基。

图2. 3D打印的C-dot/EKGel伤口敷料

图2b，c分别示出了刚在白光和紫外光（360nm）照射下打印后的挤出的C-dot/EKGel片材。将C-dot/EKGel敷料暴露于模拟体液的液体中24小时后（Dulbecco改良的Eagle培养基（DMEM）和磷酸盐缓冲盐水（PBS）的混合物，添加浓度为5μgmL-1的FeCl3），由于Fe3+离子吸附到C点表面，水凝胶PL的发射强度显着降低（图6d）。由于在低Fe3+环境（例如伤口）中，离子吸附是缓慢且缓慢的，因此C-dot/EKGel板的PL发射的猝灭提供了评估从伤口吸收Fe3+离子的能力，而无需进行不必要的敷料更换会破坏伤口修复并引起疼痛。

参考文献：
doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03362