近日，工學(xué)院鄧大偉課題組在學(xué)科頂尖期刊ACS Nano上發(fā)表最新研究論文“Hybrid Spike-Facilitated Capture and Biofilm Destruction Co-Enhances Ultrasound-Mediated Bactericidal Therapy”。我校工學(xué)院博士研究生趙曉敏和曹鈺麒為論文共同第一作者，鄧大偉教授為論文通訊作者，中國(guó)藥科大學(xué)為論文唯一通訊單位。
細(xì)菌性肺炎是重大健康挑戰(zhàn)，抗生素耐藥已成制約現(xiàn)有療法的關(guān)鍵瓶頸。受壁虎皮膚結(jié)構(gòu)與蒼耳棘刺啟發(fā)，本研究設(shè)計(jì)制備了一種天然植物化合物包覆的錳-鋅氧化物刺球（MZT），這種仿生材料展現(xiàn)出雙重抗菌機(jī)制：一是其獨(dú)特棘刺狀物理微結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)多酚介導(dǎo)的膜相互作用，高效捕獲細(xì)菌，并通過(guò)穿刺作用實(shí)現(xiàn)物理抑菌；二是材料的壓電催化性能在超聲激活下，能產(chǎn)生具有一定病原體選擇性的活性氧，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)殺菌。在肺炎克雷伯菌感染的小鼠模型中，通過(guò)霧化遞送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)肺部給藥，展現(xiàn)出可取的治療效果；細(xì)胞活力和組織病理學(xué)評(píng)估，同時(shí)證實(shí)材料具有優(yōu)異的生物安全性。
圖1. MZT抑菌機(jī)制的示意圖
與此同時(shí)，課題組還聯(lián)合四川大學(xué)高分子學(xué)院團(tuán)隊(duì)在A(yíng)dvanced Functional Materials (AFM)上發(fā)表研究論文“Phage-Inspired Nanomotor Synergized with Sono-Sensitive Antibiotics for Treating Multidrug-Resistant Klebsiella pneumoniae Lung Infection”。我校工學(xué)院碩士研究生張乃月為論文第一作者，鄧大偉和王婷為論文共同通訊作者，中國(guó)藥科大學(xué)為論文第一通訊單位。
受噬菌體入侵機(jī)制啟發(fā)，本研究開(kāi)發(fā)了一種集成聲敏抗生素的仿生納米馬達(dá)，用于治療多重耐藥肺炎克雷伯菌誘導(dǎo)的肺部感染。納米馬達(dá)具有不對(duì)稱(chēng)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，具體為中空介孔普魯士藍(lán)-洛美沙星/介孔CuxO（HP-L/MCu）Janus 納米顆粒。它可以綜合機(jī)械能和化學(xué)作用靶向和破壞細(xì)菌生物膜，納米馬達(dá)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)利用了兩個(gè)級(jí)聯(lián)作用：一是CuxO納米球聯(lián)合微環(huán)境中H2O2自主產(chǎn)生推進(jìn)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物膜的動(dòng)力穿透和物理破壞；二是中空介孔普魯士藍(lán)結(jié)構(gòu)達(dá)成抗生素上載與釋放，超聲則可激活抗生素產(chǎn)生細(xì)菌毒性單線(xiàn)態(tài)氧（1O2），對(duì)細(xì)菌DNA造成不可修復(fù)的損傷，增強(qiáng)療效。研究表明，這種將物理性能與化學(xué)作用相結(jié)合的仿生聯(lián)合治療策略，可緩解生物膜相關(guān)引起的耐藥性。
圖2. 納米馬達(dá)達(dá)成抑菌的機(jī)制示意圖
最后，這兩項(xiàng)研究為細(xì)菌性肺炎治療提供新思路——通過(guò)物理/生化聯(lián)合仿生，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性強(qiáng)、耐藥風(fēng)險(xiǎn)低、且能保護(hù)微生態(tài)平衡的治療新模式，為應(yīng)對(duì)抗生素耐藥性難題帶來(lái)新希望。上述研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)藥科大學(xué)雙一流建設(shè)和江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助。
鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.5c09843
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202512156
（供稿單位：工學(xué)院，撰寫(xiě)人：朱功春，審稿人：劉帆）