细菌感染造成了巨大的健康和经济负担。众多的致病菌及其在伤口部位产生的内毒素促进炎症激活，引发局部组织病变，甚至引起全身脓毒症感染和炎症风暴。胃肠道穿孔极易导致胃肠道内容物渗入腹腔，引起细菌进入血液循环，继而造成全身性细菌感染。临床上大量抗生素的使用造成了细菌的耐药性增加，导致人类感染急剧增加。因此，迫切需要新型抗微生物策略以抑制脓毒症期间的细菌增殖。压电材料在受到机械刺激时表面可产生电荷，压电诱导的电刺激已经被发现是一种可行的神经刺激和组织再生的方法。无机压电材料压电系数校稿，但往往刚而脆。相比之下，有机压电材料由于其低模量和相对较好的生物相容性，可以与软组织更加兼容，因此其用于生物治疗具有很大的潜力。

本研究中，我们引入聚偏氟乙烯共聚物（PVDF-TrFE）纳米纤维膜作为抗菌压电植入物，在超声的刺激下对内源性生物膜进行电干扰，用于消化道穿孔的抗感染治疗。静电纺丝可以控制PVDF-TrFE纳米纤维取向和分子链上偶极子的极化，从而使纳米纤维膜在机械刺激下具有增强的压电输出。在极化的纤维膜表面，结合电荷和屏蔽电荷之间的电位平衡被超声刺激产生的周期性应力所破坏，导致多余的屏蔽电荷将从压电植入物的表面释放出来并转移到生物膜中，与生物膜表面的生物大分子产生相互作用。对大肠杆菌的体外杀菌效果评估，以及大肠杆菌的生物分子结构演变和多组学测序分析揭示了压电植入物通过转移破坏生物膜的大分子结构及电子传递链从而抑制细菌增殖的抑菌机制。此外，我们还通过压电处理在大鼠盲肠结扎穿刺模型中验证了其体内抗感染的功效。本研究演示了高度取向的压电植入物对抗消化道穿孔引起的内源性细菌感染的潜在优势，为临床胃肠道穿孔的抗感染治疗提供了新的方案。

Xing Zhao#, Li-Ya Wang#, Chun-Yan Tang#, Kai Li, Yan-Hao Huang, Yan-Ran Duan, Shu-Ting Zhang, Kai Ke*, Bai-Hai Su* and Wei Yang*, Electro-microenvironment modulated inhibition of endogenous biofilms by piezo implants for ultrasound-localized intestinal perforation disinfection, Biomaterials, 2023, 295, 122055

录用时间：2023年2月13日

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2023.122055