1.介绍

作为人体最大的器官，皮肤承担着防止病原体入侵和感染的重任[1]。当其因为各种理化因素受损时，快速有效的愈合就显得格外重要。伤口细菌感染是愈合最大的障碍之一。它会导致炎症反应，延长愈合时间，甚至会导致组织和机体损伤。而过度使用抗生素。导致了多药耐药菌株的出现，并导致持续性慢性伤口逐渐增多[2]。

光热剂（PTAs）是一类物质的总称，它们可以将光能，尤其是近红外光（NIR）高效地转化为热量。并能依靠其微小的体积，在病原体的蛋白质或核酸中产生局部热疗，以破坏微生物的完整结构，从而消除细菌，促进伤口愈合[3,4]。使用光热剂治疗的方式被称为光热疗法（PTT），作为一种抗耐药细菌感染和促进伤口愈合[5]的无创治疗技术，引起了研究者的广泛关注。

PTT不仅具有良好的广谱抗耐药菌性能，研究人员发现它还能促进组织再生。根据现有的研究显示，PTT可以刺激周围组织的血管舒张、增加血流量、为伤口提供更多的氧气和营养物质、促进成纤维细胞、内皮细胞和角质形成细胞等的生长与分化[6]。PTT还可诱导多种生长因子的释放，促进新血管的形成和伤口组织的重建[7]。

2.用于伤口愈合的光热抗菌剂

2.1 贵金属材料

在光激发下，贵金属纳米结构中的传导电子可以诱导局域表面等离子体共振，通过电子-声子和声子-声子耦合[8]促进局部热治疗。各种贵金属PTAs，如Au、Ag、Pt等，在伤口愈合领域取得了初步进展。例如：金纳米材料，如金纳米颗粒（AuNPs）、金纳米棒（GNRs）、金纳米球、金纳米壳和金纳米笼，在伤口愈合[9] 中具有广泛的应用。

例如，温州医科大学何晓俊团队设计了一个由抗菌聚合物聚六亚甲基（PHMB）双胍和金纳米颗粒（PHMB@AuNPs）组成的无载体平台[9]。还有研究人员将GNRs分散在层状双氢氧化物（LDHSs）中，制备特殊的核壳结构。由于Au与LDHS的相互作用，该结构的光热转换效率达到60%，显著增强了抗菌性能，促进创面愈合过程[10]。

湖北大学的团队合成了由金属有机框架（MOFs）和掺杂的PtNPs组成的三元复合异质结构，在光照下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有较强的抑制作用[11]。

其他贵金属纳米颗粒还有银纳米颗粒（AgNPs）和铂纳米颗粒 （PtNPs）。有文献报道，利用单宁酸覆盖AgNPs，然后与酶促透明质酸-酪氨酸组合复合多功能水凝胶交联。这种多功能复合水凝胶可以有效地减少炎症，促进血管生成，加速愈合过程[12]。研究人员构建了介孔二氧化硅上的银铋纳米复合材料，实验结果表明，Ag-Bi@SiO2纳米颗粒可以减少银离子的聚集，提高杀菌能力[13]。

上述贵金属纳米材料在NIR辐照下，在抗菌和促愈合两方面均表现出良好的性能。贵金属材料的优点主要在于：(1)较高的光热转换效率，(2)优异的光热稳定性。而其缺点在于：成本过高，制备方法不适合大规模生产使用，生物降解和代谢困难等。

2.2 金属复合材料

许多金属化合物也被证明是很有前途的PTAs。目前，抗菌伤口愈合PTAs领域的金属化合物主要包括硫化铜和二硫化钼。

硫化铜是具有良好的光热效应。研究人员用牛血清白蛋白对硫化铜纳米颗粒进行修饰[14]。在NIR照射下，硫化铜纳米颗粒使金黄色葡萄球菌的温度提高了20◦C，完全破坏了细菌的细胞膜结构。该团队还发现，硫化铜纳米颗粒可以加速皮肤组织的修复。文献还报道了一种硫化铜纳米颗粒掺杂透明质酸注射式水凝胶[15]。以上实验结果表明，硫化铜PTT具有显著的抑菌作用，并促进了皮肤创面愈合。

二硫化钼具有低毒性、良好的生物降解性和较强的光热转化能力[16]。有文献报道了一种含有能清除 ROS、促进伤口愈合的低价钼的纳米材料[17]。结果表明，MOS2纳米复合有在慢性伤口治疗中有良好的应用前景。

目前金属化合物临床应用的障碍主要是：(1)复杂的制备工艺比较不利于大规模工业生产；(2)目前对金属化合物生物降解及其副作用机理的研究需要更加详细。

2.3 碳材料

碳材料因其高光热转换效率和可塑形性[18,19]引起许多研究人员的兴趣。这种能力使它们成为抗菌和伤口愈合应用的必要候选材料。本节将讨论三种主要类型的碳纳米材料：碳纳米管（CNTs）、碳点（CDs）和石墨烯。

碳纳米管因其化学惰性、较大的比表面积、可变的结构和可调的物理化学性质而被广泛应用于各个领域。近年来，人们发现碳纳米管可以通过多种方式功能化，成为理想的药物载体。此外，将碳纳米管与其他纳米材料结合可以有效提高其光热容量。 据报道，新型的多肽复合材料碳纳米管。在NIR的辐照下，材料温度增加了20◦C以上[20]。通过合理的功能化，碳纳米管可以有效地捕获细菌，减少化学品的使用。研究者将丙烯酰胺附着在碳纳米管表面，以实现捕获和杀死伤口表面的细菌[21]。 这些研究表明，碳纳米管具有抗病原性，在治疗皮肤伤口的细菌感染方面有潜在的用途。

CD是一种小而优越的PTAs，可以进行功能修饰，并具有独特的抗菌机制[22]。科研人员制备了一种带正电荷的CDs复合材料，在动物创面模型中，CDs复合材料能有效消除创面表面的细菌，减少炎症因子，促进血管生成和细胞增殖[23]。CD具有优异的类过氧化物活性，可以通过金属掺杂来增强。北京化工大学团队合成的掺铁CDs对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有显著的抗菌活性。而对正常组织的热损伤可以忽略不计[24]。这些工作为用于伤口愈合的CD提供了设计思路。

石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维纳米材料，石墨烯作为PTAs ，在NIR区域具有良好的吸收能力，并将光能转化为高温[25]。研究者利用聚乙二醇化酞菁作为官能团，非共价附着在氧化石墨烯表面，极大地提高了纳米复合材料的光热转化率[26]。

碳材料作为光热剂，具有光热转化效率高、生物相容性好、易功能化、 成本低等优点。然而，它们也有一些缺点，如分散性差、稳定性低和潜在毒性等[27]。

2.4 有机材料

多种聚合物已被用于医疗目的，如聚苯胺（PANI）、聚多巴胺（PDA）、 有机硅聚合物、聚乳酸、聚氨酯、生物陶瓷学和透明质酸[28]。其中，PANI 和PDA由于其π共轭结构，具有较高的光吸收效率，能够有效地将NIR转化为热。因此，它们是PTA的潜在候选者。研究者将疏水的PANI接枝到亲水性乙二醇甲基丙烯酸壳聚糖（CS）链上，制备双键端PANI纳米颗粒[29]，以控制细菌感染，促进皮肤伤口愈合。

PDA是一种具有光热效应的有机聚合物材料[30]。PDA在体内是完全可降解的，具有更高的安全性，PDA可以有效地将光能转换为热能，其在红外区域的光热转换效率可达到45%左右。PDA可以与其他材料混合，创造出更稳定、粘附、抗菌的伤口敷料。 有文献设计了一种介孔PDA纳米颗粒负载姜黄素多功能NIR激光水凝胶治疗感染伤口[31]，从而有效 地抑制细菌感染，并表现出良好的生物相容性。还有研究者利用Cu2+修饰PDA进行光热辅助伤口愈合[32]。综上所述，PDA易于合成，更稳定，光热转换性能更好，危险副作用小，是临床应用的理想选择。

目前的有机PTAs存在一些局限性，如对病原体的结合特异性低，由于吸收波长短而在光疗窗口中吸收不足，以及需要评估该材料 在体内的稳定性、安全性和清除机制。

2.5 其他材料

如上所述，金属、金属化合物、碳和有机基PTAs在细菌感染伤口的临床治疗中已经取得了一定结果。还有一些不属于这四类的PTAs，如MOFs、黑磷量子点（BPQDs）、硼纳米片、MXene和Bi2S3，由于其良好的生物相容性和生物降解性，它们在基于ptt的伤口愈合方面也有很好的前景。

MXenes是一类二维过渡金属碳化物/氮化物的统称，自2011年Gogotsi及其同事发现碳化钛（Ti3C2Tx）以来，目前已有20多种基于Ti、V、Nb等的MXenes被报道，构成了一个庞大的二维纳米金属材料家族。近期，MXene的光热效应被研究者们广泛关注，因其高效的光热转换效率，稳定的化学性质，表面易于化学基团修饰的特性，在作为PTAs方面具有广阔的应用前景。[33]

3.光热衍生应用方法

3.1 PTT-抗菌肽

抗菌肽具有热稳定性，并具有广谱抗菌性能[34]。部分PTAs具有良好的光热效应，但其抗菌能力较弱。抗菌肽的功能化修饰可以弥补其抗菌缺陷，同时降低某些纳米光热剂的纳米毒性。研究者用高选择性抗菌肽（C-At5）修饰AuNR，以增强其抗菌能力和生物相容性。在NIR照射下，C-At5修饰的AuNR可迅速破坏细菌细胞膜，杀死创面细菌，显著降低炎症反应，促进受损组织的主动修复[35]。

3.2 PTT-抗生素

PTT和抗生素治疗可用产生联合作用，分别降低两种治疗对健康组织的毒性[36]。万古霉素与PTT联合 使用可有效促进耐药细菌感染的伤口愈合。研究者采用一锅法制备了ZIF- 8@PDA/万古霉素纳米颗粒，这些纳米颗粒具有光热转化和药物释放的双重功能。

3.3 PTT联合其他治疗

除上述PTT联合治疗外，其他有前途的治疗包括PTT化学动力治疗（CDT） 、PTT超声治疗（SOT）和PTT衍生多模式治疗，在抗菌和伤口愈合方面均有潜在的应用。

4.光热杀菌材料的挑战与展望

纳米材料具有很大的应用和发展潜力。但在使用前，必须考虑到产品的生物安全性如导致过敏或引起细胞炎症反应等。纳米材料可以遇到伤口部位破裂血管中的血细胞，进入血液循环。这种情况可能会导致两种后果。其中之一是溶血，另一个结果是纳米材料可能进入血液，并扩散到全身的各个器官[5,22]。

此外，激光强度也存在潜在的风险，美国国家标准协会规定皮肤允许808 nm红外光照射，光密度为0.33 W/ cm2 [37]。然而到目前为止，报告的大多数实验都超过了这个标准值。我们建议未来的研究应集中于优化光剂量和建立基于ptt的伤口愈合预测模型。

贵金属材料在实验室阶段对伤口愈合表现出了令人满意的光热抗菌效果。然而，它们面临着成本高或光热性能不足等挑战，限制了其临床应用[38]。而PDA对伤口愈合具有快速止血、不压迫、粘附强、抗菌效果高和抗炎作用。PDA还能利用光热效应促进血液循环、细胞增殖和伤口上皮化，是一种很有前途的光热抗菌伤口愈合材料。综合来看，有机聚合物PTAs和小分子PTAs可能引领未来ptt基伤口愈合的研究。

综上所述，PTT要正式应用于伤口愈合领域，在此之前仍面临许多挑战，尽管已经做出了重大努力。许多问题需要化学、生物学和物理学之间的跨学科合作，最终将其应用于临床实践。

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