在谷氨酸棒状杆菌中工程化合成透明质酸以及用于先进抗菌伤口敷料的绿色合成HA-银纳米复合材料

为什么新型绷带很重要

开放性伤口，尤其是大面积烧伤和外科切口，是危险病菌的入口。许多病原体对常用抗生素已经不再敏感，使感染更难以治疗且成本更高。本研究探索了一种由超细纤维构成的新型智能敷料。它将医学中已有应用的天然成分与微小的银颗粒相结合，制成既能促进皮肤修复又能抵御某些有害细菌的敷料。

把友好微生物变成微型工厂

这些敷料的关键成分之一是透明质酸，这是一种在皮肤和关节中天然存在的类多糖，能帮助组织保持湿润和柔韧。传统上，工业上从某些也能致病的细菌中获取这种物质。研究者改用一种安全且被广泛认识的微生物——谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum），并对其进行工程改造以生产透明质酸。通过细致调整培养基中的营养成分——特别是不同的氮源和矿物盐——他们将微生物的产量提高了约四分之一。检测证实所得透明质酸在分子量和化学特性上符合医学应用的要求。

制备微小银助剂的绿色路径

长期以来人们就知道银能抑制细菌生长，但合成银纳米颗粒常常需要使用强烈的化学试剂。在这项工作中，团队利用微生物生产的透明质酸本身作为温和的、类似植物的“还原”剂，将溶解的银盐转化为微小的银颗粒。他们尝试了多种银浓度，并用光学方法监测颗粒随时间的形成。最佳条件下得到的颗粒平均尺寸略小于100纳米——足够与细菌发生密切作用，并且具有相对均一的尺寸，这对可预测的性能很重要。

纺制智能伤口敷料

为了将这些构件转化为实际敷料，科学家使用了静电纺丝技术，该技术利用强电场把液体混合物拉伸成发丝般的固体纤维。他们将透明质酸-银复合物与一种水溶性支撑聚合物混合，并加入胶原蛋白和壳聚糖——两种已知能促进愈合并对病菌提供一定保护的天然材料。在优化的纺丝条件下，工艺产生了相互交织、类似于人体组织支架的纤维垫。显微图像显示这些纤维总体上光滑且连续，但改变配比会影响纤维厚度及网络中小珠状物的出现。

其抑菌与细胞保护性能如何

团队将这些纤维垫对两种常见伤口细菌进行了测试：表皮常见的革兰阳性细菌金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和具有额外外膜防护的革兰阴性大肠埃希氏菌（Escherichia coli）。新材料的圆盘明显抑制了金黄色葡萄球菌的生长，尤其是在银复合物、胶原蛋白和壳聚糖等量或银复合物略少的配方中。然而，相同配方对大肠埃希氏菌没有明显影响，凸显出某些细菌较难到达的防护能力。用小鼠皮肤细胞进行的安全性测试表明，在与敷料直接接触一天后，大多数细胞仍然存活——某一配方约为85%，另一配方约为70%——这些水平通常被视为早期生物材料的可接受范围。

这对未来绷带意味着什么

对普通读者而言，结论是研究者构建了一个概念验证型敷料：它利用安全微生物生产关键成分，并用该成分以环保方式制备微小银颗粒。当与胶原蛋白和壳聚糖共同纺织成细密纤维垫时，这种材料既能支持皮肤修复，又能抑制一种主要伤口病原体金黄色葡萄球菌的生长，同时在初步测试中对人类细胞并不过分有害。该敷料尚不能阻止更顽强的细菌如大肠埃希氏菌，且仍需更多动物实验和长期研究。不过，这一方法指向了更环保、更有针对性的伤口敷料，有望在治疗感染性皮肤损伤时减少对传统抗生素的依赖。

引用: Nadali Hazaveh, M., Salehi, S., Talebi, M. et al. Engineered biosynthesis of hyaluronic acid in Corynebacterium glutamicum and green synthesis of HA-silver nanocomposites for advanced antimicrobial wound dressings. Sci Rep 16, 7910 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39148-5

关键词: 抗菌伤口敷料, 透明质酸, 银纳米颗粒, 静电纺丝纳米纤维, 抗生素耐药性