关键词：橙皮素（HD）、苯硼酸（PBA）、谷胱甘肽（GSH）
A hesperidin-engineered metal-phenolic nanoplatform for biofilm-targeted and self-amplified photothermal/chemodynamic therapy of skin abscesses
JCR，10 September 2026，Article: 115188
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2026.115188
一、研究背景
金属-酚网络纳米材料可通过天然多酚与金属离子的配位自组装构筑，具备优异的生物相容性、可降解性与制备简便性等突出优势。橙皮素作为天然黄酮类活性物质，本身兼具抗氧化与抗菌活性，与Fe³⁺配位后可赋予材料近红外光热响应能力；苯硼酸则可通过特异性识别生物膜胞外基质的多糖结构，实现对生物膜的靶向粘附。基于此，本研究设计构建了苯硼酸修饰的橙皮素-铁纳米平台HF@PBA，整合温和光热治疗（PTT）与化学动力治疗（CDT）的协同效应：一方面通过橙皮素抑制细菌热休克蛋白表达，打破细菌的耐热屏障，实现光热治疗效果的放大；另一方面利用感染微环境高谷胱甘肽（GSH）特性触发材料响应解离，释放铁离子启动芬顿反应生成羟基自由基，实现对生物膜结构的破坏；同时橙皮素可抑制细菌群体感应系统，降低细菌毒力。本研究系统探究了HF@PBA的抗生物膜作用机制，并在动物皮肤脓肿模型中验证了其体内抗感染与创面修复效果，旨在为生物膜感染性皮肤疾病提供新型纳米治疗方案。
二、实验部分
1、HF@PBA纳米平台的制备与表征
以Fe³⁺与橙皮素（HD）为原料，在PEG反应体系中通过配位自组装制备HF纳米颗粒，随后采用苯硼酸（PBA）进行表面修饰，最终得到目标产物HF@PBA。本研究通过透射电子显微镜、动态光散射技术、紫外-可见吸收光谱、Zeta电位分析等手段，表征纳米颗粒的形貌、粒径分布与光学性质，并系统考察了材料在808 nm激光照射下的光热升温性能与GSH响应解离行为。
2、体外抗生物膜性能评价
本研究选用耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）为目标菌株，设置空白对照组、游离橙皮素组、HF组、HF@PBA组，所有处理组联合808 nm近红外光照干预。实验检测了各组浮游细菌的存活率，通过结晶紫染色、扫描电子显微镜观察成熟生物膜的结构破坏情况，采用活细菌/死细菌染色法评估材料的杀菌效果，并通过转录组学与蛋白质组学联合分析，明确细菌热休克通路、群体感应通路中基因与蛋白的表达变化特征。
3、细胞安全性评价
采用皮肤成纤维细胞开展细胞活力检测实验，评价HF@PBA的体外细胞毒性，验证材料的体外生物安全性。
4、体内MRSA皮肤脓肿模型治疗
构建小鼠MRSA皮肤脓肿模型后，将实验动物随机分组并给予对应药物处理与近红外光照干预。实验过程记录脓肿体积变化，干预结束后进行病灶细菌菌落计数；采用组织病理学染色观察局部炎症浸润、胶原沉积与血管新生情况；通过对主要脏器组织切片进行分析，评估材料的全身毒性。
三、结果与讨论
表征结果证实HF@PBA被成功制备，该纳米材料具备良好的胶体分散性与近红外光吸收能力，可在GSH微环境中响应解离并释放铁离子与橙皮素。体外实验结果表明，HF@PBA在808 nm光照下可产生约43℃的温和热效应，材料负载的橙皮素可显著下调细菌HSP70与HSP60的表达，消除细菌的耐热性；同时材料解离释放的Fe²⁺可触发芬顿反应生成羟基自由基（・OH），破坏生物膜基质与细菌结构。转录组与蛋白质组联合分析结果证明，HF@PBA可同时抑制细菌的热休克通路与群体感应通路，有效降低细菌毒力。
小鼠MRSA脓肿模型实验结果显示，HF@PBA联合光照可实现高达99.7%的细菌清除率，显著减轻局部炎症反应，促进创面胶原重构与血管再生；主要脏器组织切片结果证实HF@PBA无明显全身毒副作用。与单一PTT或CDT相比，HF@PBA可实现自放大协同抗菌效应，该效果得益于生物膜靶向、克服细菌热耐受、芬顿反应产生活性氧、抑制群体感应的多重机制协同作用。本研究构建的基于天然多酚的金属酚纳米材料具备生物可降解特性，与传统无机纳米抗菌材料相比安全性更优，具备良好的临床转化潜力。
四、结论
本研究成功构建了苯硼酸修饰的橙皮素-铁离子金属酚纳米平台HF@PBA。该纳米材料可实现生物膜靶向富集，在近红外光刺激下启动温和光热治疗，通过负载的橙皮素抑制细菌热休克蛋白表达，打破细菌的热耐受机制；同时可在生物膜高GSH微环境中响应解离，释放铁离子启动芬顿反应产生羟基自由基，协同破坏生物膜结构并杀灭MRSA；此外橙皮素可抑制细菌群体感应系统，降低细菌毒力。体内MRSA皮肤脓肿模型实验证明，HF@PBA可高效清除病灶细菌、促进创面组织修复，且全身毒性极低。该天然多酚基金属酚纳米平台为生物膜相关皮肤脓肿感染提供了一种简便、可降解的协同治疗新策略。
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