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第一作者：Sumyea Sabrin
通讯作者：Sumyea Sabrin，Endre J. Szili
通讯单位：南澳大学未来产业研究所
研究速览：
近期，南澳大利亚大学未来产业研究所博士研究生Sumyea Sabrin和高级研究员Endre J. Szili在Adv. Funct. Mater.上发表了等离子体活化聚乙烯醇水凝胶敷料的电化学增强抗菌作用的研究工作。作者阐明了反静电化学方法在伤口清除的背景下增强等离子体活化水凝胶治疗（PAHT）的抗菌作用原理。该过程包括在氦(He)等离子体射流处理过程中对聚乙烯醇(PVA)水凝胶膜进行接地和水合处理。这种电化学反应增强了过氧化氢(H2O2)的生成，过氧化氢是PVA水凝胶中产生的主要抗菌剂。通过电子解离反应，以及与激发态物质、亚稳态物质和紫外线光解反应相关的反应，H2O2的产生被电增强。通过等离子射流的He流使PVA水凝胶脱水，从而在化学上增强H2O2的生成，从而促进与H2O2生成相关的电化学依赖反应。电化学过程在PVA水凝胶中产生了3.4 mM的H2O2。其他分子如活性氮(RNS)的生产也通过同样的方法得到提高。电化学增强的PAHT对常见的伤口病原菌大肠杆菌和铜绿假单胞菌有很好的杀灭效果，对金黄色葡萄球菌有轻微的杀灭效果。总之，这项研究表明，新的PAHT敷料为控制感染和促进伤口愈合提供了一种有希望替代抗生素和银基敷料的备选材料。
水凝胶敷料优异的机械和生物相容性。作者描述了一种在mM范围内用高浓度H2O2活化PAHT敷料的过程。选择聚乙烯醇（PVA）进行这项研究是因为其在医疗保健领域已得以广泛应用，以及其用于伤口敷料产品的优异的机械和生物相容性性能。H2O2按需释放能力。将H2O2加入到PVA中极具挑战性，因为PVA不能在≈200°C以下熔化，这可能会降解热敏性的H2O2。这可以通过用等离子体活化PVA的策略来解决，它的额外优点是作为一个干燥的过程（适合临床），H2O2是由等离子体“按需”产生的，产生的量由等离子体处理时间控制。该过程包括将水凝胶合并到潮湿大气中的等离子体射流的电路中，通过电子解离反应和紫外光解来提高H2O2的产生。
图文摘要
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图文导读
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图1. PVA水凝胶的物理特性，包括a)构象性、b)拉伸性和c)在水中培养前后的膨胀性。还显示了未处理的PVA水凝胶（0分钟）和在d）浮置电势（PVA-FLT）和e）接地（PVA-GND）下等离子体处理时间为2.5、10和20分钟（n＝3）的等离子体处理PVA水凝胶的定量溶胀比。*为了清楚起见，（a）和（b）中显示了比实验中使用的PVA水凝胶更大的截面。
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图2. 5 min等离子体处理的PVA水凝胶释放的过氧化氢与a)耗散功率、b)湿度和c)温度的关系，以及等离子体处理的PVA水凝胶释放的NO2−与d)耗散功率、e)湿度和f)温度（n = 3）的关系。为了清楚地说明不同参数之间的关系，一些数据在插入(a)和(f)之间重复。在对PVA-FLT-W和PVA-GND-W水凝胶进行等离子体处理后在长达20分钟的不同处理时间下g）H2O2和h）NO2−从PVA水凝胶释放（n＝3）。h)还显示了用于测量NO2−释放的溶液的pH的变化。![]()
图3. 用a) PVAFLT-W和b) PVA-GND-W配置处理期间的等离子体射流的照片。
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图4. 对于a）无PVA-FLT，b）PVA-FLT，c）PVA-FLET-W，d）无PVA-GND，e）PVA-GND和f）PVA-GND-W条件，在等离子体射流-铝板界面或等离子体射流-PVA水凝胶界面处的光学发射光谱。图表插图显示了光学发射剖面的放大区域。
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图5. a）对于PVA-GND-W水凝胶和等离子体处理20分钟的PVA-FLT-W水凝胶的不同等离子体处理时间，在含有通过KI淀粉的RONS报告染料的琼脂糖中产生的颜色强度（RONS转移）的照片（顶行）和大肠杆菌ZOI的相应照片（底行）；量化的ZOI如（e）（n＝6）所示。b） 照片和f）通过新鲜制备的20分钟等离子体处理的PVA-GND-W水凝胶（第0天）和储存2、7和10天后（n＝3）产生的定量大肠杆菌ZOI。c）铜绿假单胞菌和d）金黄色葡萄球菌的照片ZOI和g）由新制备的20分钟等离子体处理的PVA-GND-W水凝胶（n=3）产生的两种细菌的定量ZOI。图S2-S6显示了顶部带有PVA水凝胶的培养皿的照片（支持信息）。数据以平均数的平均±标准误差（SEM）表示。*p<0.0001，nsp>0.05（学生t检验）。ns =不显著。
结论
在本研究中，作者研究了一种电化学方法来提高PAHT中RONS的产生，并将其用于控制伤口中常见致病菌的生长。通过He等离子体射流处理系统的电化学增强，可以在目标PVA水凝胶中产生3.4 mM H2O2。这些敷料对控制大肠杆菌和铜绿假单胞菌的生长非常有效，对金黄色葡萄球菌有轻微的效果。接下来需要对新的PAHT敷料进行体内验证，以确保该技术对伤口治疗有效和安全。尽管如此，这项新技术确实为现有的抗生素和银敷料的治疗提供了一种很有前途的替代方案，这些药物和银敷料由于AMR和累积银毒性的问题不断升级而需要更换。全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202314345参考文献：Sumyea Sabrin, Sung-Ha Hong, Sushil Kumar KC, Jun-Seok Oh, Ainslie L.K. Derrick-Roberts, Debabrata K. Karmokar, Habibullah Habibullah, Robert D. Short, Bhagirath Ghimire, Robert Fitridge, and Endre J. Szili. Electrochemically Enhanced Antimicrobial Action of Plasma-Activated Poly(Vinyl Alcohol) Hydrogel Dressings. Adv. Funct. Mater. 2024, doi：10.1002/adfm.202314345.投稿联系：kangjunkejiquan@163.com由于群人数已满200，各位业界同仁可以添加小编微信（wei315317或xb_15273285712）邀请进群。
