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Nano Res.│南昌大学王小磊团队:“网抑云”久了损害听力,怎么办?

本篇文章版权为王小磊团队所有,未经授权禁止转载。

背景介绍


自古以来,耳和眼便“形影不离”。从《封神演义》的“眼观六路,耳听八方”到黄庭坚的“明窥秋毫端,耳察穴蚁争”,可见耳和眼有着同等重要的作用。对于眼睛,我们从小就被教育保护视力——看书时端正坐姿,做眼保健操,甚至近视眼镜都有防蓝光、防辐射等各种防护功效。但耳朵就没有如此“殊遇”了。如今,随着“到点了,该网抑云了”谐音梗的流行以及耳机的不断普及,人们使用耳机的时间和频率大大增加——坐公交地铁时听耳机,长时间“煲电话粥”,刷视频等。

有研究表明,37%的听力残疾与噪声损害密切相关,噪音会对听力造成不可逆的损伤。佩戴耳机后耳道内的环境将变得湿润且密闭,使耳道内的细菌快速繁殖,从而增加患中耳炎的风险。更严重的是,长时间暴露在噪声下会诱导耳内强烈的代谢活动,诱导耳内出现兴奋性毒性、血管纹缺血/再灌注损伤、毛细胞损伤和炎症反应等最终导致听力不可逆损伤。作为密切接触我们耳道的设备,我们是不是也该考虑怎么改进耳机呢?

早在1999年,针对中国大陆耳聋发生率高、数量多、危害大,预防工作薄弱的现实,卫生部、中国残疾人联合会等10部委局共同确定每年的3月3日为“全国爱耳日”。世界卫生组织于2021年3月2日发布的首份《世界听力报告》显示,目前全球五分之一的人听力受损,听力损失影响全球超过15亿人,预计到2050年全球将有近25亿人有某种程度的听力问题,并呼吁人们采取有效和及时的干预措施,降低听力损失的风险。听力损失已经成为美国三种最常见的慢性身体疾病之一,其发病率是其他两种(糖尿病或癌症)的两倍。并且听力损失有低龄化的趋势,有研究发现,近四分之一的成年人(24%)和近五分之一的20-29岁年轻人有听力损失,这严重影响了人们的日常生活。

王小磊教授团队长期致力于光健康生物材料的开发与医学应用,在前期工作中,团队发现,由江风益院士团队开发的高光效黄光LED光源具有良好的生物效应,可以为组织提供能量,促进创面愈合。于是团队进一步猜想黄光有可能减少音乐对耳蜗的损伤。


成果简介


为了验证这一猜想,南昌大学王小磊教授团队提出了一种基于黄光的改进耳机,该耳机内置黄光LED芯片,表面覆盖虫胶(Shellac)涂层并负载多孔氧化锌-银(ZnO-Ag)复合材料。佩戴该耳机时,可有效清除耳道内滋生的细菌及细菌生物膜;由于虫胶提高耳塞表面的疏水性,有效防止细菌残留;黄光维持耳蜗内的微环境稳态,保护听力(图1)。

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图1. 黄光耳机制作和使用示意图


图文导读


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图2. SES-ZA的合成与表征

首先,团队通过扫描电镜(SEM),元素分析(Mapping),紫外光谱(UV-vis),X射线光电子能谱(XPS),热重分析(TGA)等分析证明了SES-ZA的成功制备。


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图3. SES-ZA的细胞相容性及光催化作用

红细胞溶血实验,CCK-8实验和活/死细胞染色实验均表明SES-ZA具有良好的细胞相容性。此外,验证了ZnO在黄光照射下产活性氧的能力。


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图4. SES-ZA-YL的抗菌性

随后,团队对黄光耳机的抗菌性进行了分析,如图4所示,黄光耳机在体内和体外都表现出优异的抗菌性能。


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图5. SES-ZA-YL的的体内应用

最后,团队将黄光耳机应用于大鼠,发现佩戴黄光耳机的大鼠耳蜗内/外毛细胞均无明显损伤,耳蜗内微环境稳态维持在正常水平,可有效保护听力。
综上,为了解决人们佩戴耳机后耳内细菌滋生和损伤听力的问题,团队设计了一款用于日常听力防护的基于黄光的改进耳机。虽然这项工作还处于起步阶段,黄光耳机有望作为一种新式的、健康的耳机应用于日常生活中,为人们的听力健康保驾护航。


作者简介


南昌大学化学学院硕士研究生程浩鑫为文章的第一作者,南昌大学第一临床医学院本科生刘红玫为文章的第二作者,南昌大学王小磊教授为通讯作者

王小磊,南昌大学未来科技学院院长,化学学院副院长,发改委生物工程药物及其技术国家地方联合中心副主任、二级研究员教授,国家级百千万人才、国家有突出贡献中青年专家、青年长江学者、江西省九三学社青工委副主任、江西省省青年科技协会会长。主要研究方向为光响应材料在生物医药领域的应用,以第一作者或通讯作者在Advanced Materials等国际期刊发表论文67篇。与德国西门子和中国国药集团等国内外公司合作申请专利39项,并获2类医疗器械注册证一份。获省自然科学学术成果奖一等奖、二等奖和省医学技术奖一等奖,青年科技奖各一次。


文章信息


H. Cheng, H. Liu, Z. Liu, et al. Yellow responsive material based modification to reduce earphone induced Infection and hearing loss. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4240-7.

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