近期，上海大学生命科学学院陈雨教授团队在国际期刊 Biomaterials Translational 上发表综述文章 Antibacterial sonodynamic nanomedicine: mechanism, category, and applications
文章系统分析了抗菌声动力纳米医学的研究进展。深入探讨了声动力治疗 (Sonodynamic Therapy, SDT) 在多重耐药细菌感染中的应用，重点分析了其作用机制、超声敏化剂的分类及其在骨感染、皮肤创面、肺部与胃肠道感染等领域的潜在应用，为未来抗菌策略的转化研究提供了理论基础与技术支持。
研究内容简介
一、研究背景
近年来，抗生素滥用与耐药性问题日益严峻，传统抗菌手段面临挑战。SDT 作为一种新兴非抗生素抗菌技术，因其穿透性强、激活可控、诱导耐药性低等优势，成为感染疾病治疗领域的研究热点。
图 1. 抗菌声动力疗法的多种机制和应用
二、声动力治疗机制：
深部感染的精准打击
在SDT中，声敏剂经超声激活后能产生活性氧 (ROS)，可有效破坏细菌膜结构、DNA与代谢通路，从而实现高效杀菌。与传统光动力不同，SDT依赖超声激发，穿透力更强，可作用于深部组织，尤其适用于难以手术或抗生素难以到达的感染部位。
三、声敏化剂的材料设计与分类
文章系统总结了当前用于抗菌SDT的声敏化剂，涵盖三大类：
有机类（如卟啉、玫瑰红等）结构灵活但稳定性不足；
无机类（如Pd@Pt、BaTiO₃）兼具催化与声响应功能；
有机-无机复合类材料（如Pd@Pt-T790）具有协同优势，可提升ROS产量并增强靶向性。
图 2. Pd@Pt-T790作用原理和机制
四、联合策略：
多模式协同抗菌增强治疗效应
为进一步提升SDT疗效，研究者发展出多种协同策略，包括：联合光热疗法(PDT/PTT) 增强局部应答；构建供氧系统或催化系统（如Fenton反应）提升ROS水平；利用压电/磁响应材料进行力学调控。这些策略有效解决了声敏化剂局部浓度不足、ROS产量不稳定等问题，推动SDT向更高效方向发展。
图 3. 基于Fenton反应协同SDT的根管感染治疗机制
五、多种感染模型验证治疗潜力
在应用层面，文章总结了SDT在多种典型感染模型中的研究成果，展示了其在复杂微环境中出色的穿透性与杀菌能力。在肺部感染模型中，研究人员构建了以ZTN为基础的纳米平台，可在超声引导下靶向聚集于肺部病灶区域，实现多重耐药菌（如MRSA）的精准清除，同时有效缓解局部炎症反应，显著提升小鼠生存率。
在口腔根管感染模型中，SDT常结合灌注技术或微针输送系统使用，有效突破根管复杂三维结构带来的杀菌盲区。声敏化剂在超声激发下可深入根管深部，释放ROS破坏细菌生物膜，显著提升根管消毒效果。在皮肤感染及创伤模型中，研究团队开发了多种压电类敏化剂（如BaTiO₃），借助超声诱导下的局部电刺激与ROS生成，实现深层抗菌与组织修复的双重作用。相关研究表明，该策略不仅可快速清除创面细菌负载，还能促进伤口愈合过程。
这些模型研究共同证明，SDT作为一种新型抗菌策略，具备广谱性、靶向性强、穿透深、协同性高等优势，在复杂病灶治疗中表现出优越的应用潜力。汇总了SDT在多种感染模型中的应用实例：肺炎模型：ZTN平台可精准富集肺部病灶，在小鼠中显著清除MRSA；口腔模型：结合微针技术或灌注结构清除根管内残留；皮肤模型：利用压电材料如BTO促进愈合并实现深层杀菌。结果均表明，SDT在复杂病灶环境中展现出优异穿透性与杀菌能力。
图 4. SDT在细菌感染疾病中的应用
六、临床转化前景与挑战
尽管SDT在抗菌治疗中展现出显著优势，但其临床转化仍面临多重挑战。当前声敏化剂在体内的生物相容性、代谢路径及长期安全性尚缺乏系统验证，限制了其在人体应用的可行性。此外，超声参数缺乏标准化，不同组织结构对声波传播的响应差异较大，影响治疗的一致性与可控性。感染部位常伴有缺氧、酸性等复杂微环境，也会削弱ROS的生成效率，影响治疗效果。文章指出，未来SDT的临床推进需聚焦于智能声敏化剂的开发、治疗参数体系的规范化以及多中心临床前验证的建立，以期推动其从实验平台向实际应用加速转化。
论文第一/通讯作者简介
易双龙（第一作者）：
上海交通大学医学院附属胸科医院研究实习员，目前聚焦于纳米材料调控自噬机制及其在心血管疾病和肿瘤诊疗中的应用研究，旨在通过跨学科融合推动医学诊疗的发展。近三年，以第一/共同第一作者，在Autophagy、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、Neural Regeneration Research、International Journal of Molecular Sciences、ASN neuron 等高影响力期刊上发表SCI论文6篇。
于罗丹（通讯作者）：
上海交通大学医学院副教授、硕士生导师，主要从事（1）药物可控释放及生物学效应评价；（2）生物医用微/纳功能材料的可控制备及其医学应用研究，以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc.（2篇）, Adv. Mater.（3篇）, Nano. Today., Adv. Funct. Mater.（5篇）, Adv. Sci., Biomaterials（3篇）等高影响力期刊上发表SCI论文23篇（其中IF>10的论文19篇），申请相关专利5项（已授权3项），主持科研项目6项，获中国科协第八届青年托举人才项目支持。
陈雨（通讯作者）：
上海大学教授、博士生导师，生物医用材料课题组组长。2017年获批国家自然科学基金优秀青年基金项目、2017年入选国家“万人计划”青年拔尖人才、2016年国家重点研发计划“青年科学家”专项总负责人、2018年度上海市优秀学术带头人、2021年入选上海市曙光学者。兼任中国抗癌协会青年理事会常务理事、中国化学会青年工作委员会委员、中国超声医学工程学会超声分子影像学专业委员会委员、中国医师协会超声分子影像及人工智能专业委员会委员、中国医药生物技术协会纳米生物技术分会第二届委员会委员、中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会第一届青年委员会委员、中国科学院青年创新促进会会员、中国科学院青年联合会委员、《Exploration》副主编、《Science Bulletin》Executive Member of Editorial Board、《Materials Today Chemistry》Editorial Board Member、《Nanomaterials》Editorial Board Member、《无机材料学报》编委、《Chinese Chemical Letters》青年编委等。主要研究工作围绕生物医用功能材料的可控制备、生物学效应及其在生物医学中的应用，包括超声诊疗、药物靶向输运、脑神经疾病、组织工程、肿瘤诊疗等，发展了多种新型的制备方法获得了具有临床应用前景的生物材料体系，并发展了多种高效的肿瘤治疗模式。以第一或通讯作者共发表SCI论文200余篇（IF>10的论文130余篇、IF>30的论文35篇），包括Nature Communications (5), Advanced Materials (31), Biomaterials (20), Chemical Reviews (1), Chemical Society Reviews (3), Accounts of Chemical Research (1), J. Am. Chem. Soc. (4), Angew. Chem. Int. Ed. (3), Nano Letters (2), Advanced Functional Materials (7), ACS Nano (8), Nano Today (6), Chem (1), Small (3), Materials Science and Engineering: R: Reports (1)等，论文被引用22000余次，H-index为79，连续入选2018年，2019年，2020年和2021年“全球高被引科学家”。授权国家发明专利10项。30余篇论文入选ESI高引用论文（Highly Cited Paper）。
资助信息
本研究得到了国家自然科学基金 (52072393, 32271457)、上海曙光计划 (21SG39) 和中国科协青年人才托举工程 (2022-2024QNRC001) 的资助
原文信息
标题：
Yi, S.; Gao, Y.; Yu, L.; Chen, Y. Antibacterial sonodynamic nanomedicine: mechanism, category, and applications. Biomater Transl. 2025, 6(1), 24-39.
链接：
http://doi.org/10.12336/biomatertransl.2025.01.003
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