文|陈根
水凝胶是一种内部带有强烈的亲水基团，对水有特殊吸附作用的高分子材料。不同于海绵、棉布等吸附材料，水凝胶能够通过分子间交联，形成网状结构，吸收自身质量成百上千倍的水。水凝胶医用敷料是近年来发展起来的一种新型创伤敷料，其不仅能改善创面微环境，促进伤口愈合，还能减轻患者的疼痛。
虽然水凝胶形式的伤口敷料在一定程度上能够抑制细菌生长，但致病性感染依然在慢性伤口中较为常见，抗生素的过度使用也使细菌产生了耐药性。如此，非常需要一种智能伤口敷料系统，以实现实时监控和按需治疗。
近日，科学家们开发了一种新型智能水凝胶材料，其由一种交联的聚合物网络组成，可以容纳大量纳米颗粒，如抗生素。当作为绷带使用时，这种水凝胶只有在检测到细菌时才会释放其药物载荷，实现按需给药。
该智能材料生物相容性好，能够感知创面变化，且具有荧光共振能量转移效应的纳米粒子。当响应紫外光时，其能够可控地释放抗生素的大分子。通过监测水凝胶荧光信号，其智能系统能够预警感染的发生，随后对水凝胶加以近红外光照射，从而实现抗生素的可控释放以及对感染创面的及时治疗。
β-内酰胺酶是细菌合成分解的一种酶，这种酶可以破坏药物上的β内酰胺结构，导致药物失效。常用的β内酰胺类药物包括青霉素类和头孢类。这两类药物有较强的的抗菌作用，可以破坏细菌的细胞壁，导致细胞的破裂和死亡。与此相反，有些细菌会分解β内酰胺酶，使抗生素失去抗菌效果。
实验中，科学家们利用猪的皮肤样本中测试了该智能材料，结果发现，水凝胶在应对产生β-内酰胺酶的细菌时释放了它们的有效载荷，而其他细菌的酶没有降解这种结构。这表明，该系统可以有效减少治疗所需的药物量，从而也能降低药物产生耐药性的概率。
未来，该新型智能水凝胶，或也可用于癌症的治疗中。
