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陆伟跃教授研发新型纳米海绵水凝胶用于对抗细菌感染
发布时间:2015-10-14 阅读次数:2867

      我教研室陆伟跃教授与美国加州大学圣地亚哥分校纳米工程系Liangfang Zhang教授就纳米海绵水凝胶用于对抗细菌感染方面展开合作研究,近日取得重要进展,在材料领域著名期刊Advanced Material (2015, 27, 3437-3443) (IF=17.493)上以内封面文章发表最新的研究成果。

 

      解毒治疗是一种清除体内细菌感染、带毒液动物攻击或生物武器攻击等产生的毒力因子的治疗方式。在各种毒素中,成孔毒素(PFTs)是自然界中最为常见的蛋白毒素。这些毒素通过在细胞膜上成孔,改变细胞的通透性来杀伤细胞。抑制成孔毒素的毒性是一种治疗细菌感染和毒性动物如海葵、毒蛇攻击的有效方法。尽管解毒治疗已取得一定效果,但目前的解毒技术主要是针对某一类毒素表面蛋白结构进行抗特异性毒素抗体的化学合成,故成孔毒素的多样性成为了抗毒素治疗的严重挑战。红细胞膜包裹的PLGA纳米粒是基于其表面的天然红细胞双层膜对聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米粒进行包覆得到的纳米体系,具有可吸附成孔毒素的生物学功能。与传统的解毒策略不同的是,纳米海绵是针对成孔毒素对膜打孔的普遍机制而设计制备的制剂,因此具有广泛地吸收不同结构种类的成孔毒素的特性。本论文将该治疗用纳米粒和生物材料相结合以提高整体制剂的生物功能和治疗效果。近期,水凝胶因其可吸纳包裹纳米粒的特性受到了很多的关注。水凝胶是一类具有3D聚合物网状结构的制剂,它可以用来包载药物或纳米粒,加强被包载制剂的应用性,在组织工程和药物递送方面有着广泛的应用。水凝胶制剂具有多种优点,如水凝胶可保护被包载制剂的结构和功能完整性,改变水凝胶的成分可调控被包载药物的释放速率,局部给药时水凝胶可使药物固定在给药部位等。故水凝胶制剂是一类在治疗局部细菌感染时常用的制剂。鉴于纳米海绵可吸附成孔毒素的生物学性质和水凝胶制剂适用于局部给药的性质,作者制备了包载纳米海绵的水凝胶用于专门治疗局部细菌感染,并对凝胶进行了处方优化,对纳米海绵水凝胶进行了扫描电镜表征、流体力学表征、体内滞留性质表征、体外吸收毒素效果评价、体外解毒作用评价、体内解毒作用评价和体内抗细菌感染效果评价。结果表明,本文制备的纳米海绵水凝胶可以有效地在局部扣留纳米海绵同时保证成孔毒素可以有效地在凝胶内扩散被中和;皮下注射后,和溶液剂的纳米海绵相比,包裹在水凝胶里的纳米海绵可以有效地滞留在注射部分,更有利于对局部感染的治疗;与空白凝胶相比,纳米海绵水凝胶可有效地吸收MRSA培养液中的成孔毒素,阻止细菌毒素对红细胞的裂解;在MRSA皮下感染小鼠模型中,纳米海绵水凝胶显著地降低了MRSA感染皮肤损伤面积的发展。综上所述,纳米海绵水凝胶为对抗局部感染提供了一种安全有效的策略。

 

 

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