隨著(zhù)抗生素的過(guò)度使用，微生物耐藥性問(wèn)題日益嚴重。2021年，世界衛生組織（WHO）宣布，抗微生物藥物耐藥性已成為人類(lèi)面臨的全球十大公共衛生威脅之一。因此，亟需發(fā)展新型抗菌藥物或抗菌技術(shù)。抗菌性多肽因其多重抗菌機制，不易引發(fā)耐藥性，因而被稱(chēng)為“下一代抗生素”。
近年來(lái)，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的生物納米材料研發(fā)團隊與多家醫院合作，針對微生物感染引起的臨床問(wèn)題，設計制備了多種抗菌性多肽及相關(guān)功能性材料，并在多種感染性疾病動(dòng)物模型上獲得了驗證。研發(fā)團隊不僅設計了廣譜型抗菌肽（ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 13731），而且針對特定的疾病環(huán)境也研發(fā)了新型窄譜的選擇性抗真菌肽（Advanced Healthcare Materials, 2024, 2303755）。為了克服真菌性角膜炎中的角膜基質(zhì)屏障，研發(fā)團隊與天津醫科大學(xué)眼科醫院合作，將抗菌肽與多糖偶聯(lián)，設計出能快速滲透角膜基質(zhì)全層并殺死病原體而不引起眼表刺激性的多肽偶聯(lián)物納米組裝體（Advanced Healthcare Materials, 2023, 12, 2202409）。為了克服醫療器械的革蘭氏陰性菌相關(guān)感染，研發(fā)團隊將亮氨酸四肽與高分子偶聯(lián)構建抗菌表面涂層，所得聚乙二醇-亮氨酸短肽功能化表面在不引入正電荷的條件下，能夠顯著(zhù)抑制體內植入體的表面微生物感染（Journal of Colloid and Interface Science, 2023, 641, 126）。
抗菌肽基生物材料的設計及在多種疾病模型中的應用
近日，研發(fā)團隊與北京應急總醫院合作，針對骨髓炎病程長(cháng)、發(fā)生部位深且多由耐藥菌誘發(fā)的問(wèn)題，設計了一種對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）抗菌性能優(yōu)異的抗菌肽，并構建了可原位成型的酶響應抗菌水凝膠。該水凝膠由四臂聚乙二醇馬來(lái)酰亞胺（4-Arm-PEG-Mal)、N端馬來(lái)酰亞胺化的抗菌肽（Mal-AMP）以及兩端含巰基的膠原酶可切割肽（HS-VPM-SH）通過(guò)化學(xué)鍵合構成。由于馬來(lái)酰亞胺和巰基之間的快速鍵合，所設計的AMP/VPM/PEG水凝膠可以在生理條件下快速原位成型。此外，細菌感染處過(guò)表達的膠原酶可酶解水凝膠實(shí)現抗菌肽的按需遞送，從而增強抗菌肽在感染環(huán)境中對抗MRSA的活性。在體內大鼠骨髓炎模型中，只需用26 G針向骨髓腔中分別注射4-Arm-PEG-Mal溶液及多肽溶液即可使水凝膠在骨髓腔中原位形成，CT結果證明AMP/VPM/PEG水凝膠可以成功預防MRSA誘導的骨髓炎。這項工作為抗菌肽的髓內按需遞送提供了一種微創(chuàng )方法，并可能為臨床預防骨髓炎提供一種可行的策略。相關(guān)工作發(fā)表于Chemical Engineering Journal, 2024, 489, 151475。論文第一作者為理化所博士生李可佳和助理研究員鞠曉燕，通訊作者為理化所田野副研究員和北京應急總醫院杜傳超醫生，研究工作得到了牛忠偉研究員的悉心指導。
以上研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、理化所所長(cháng)基金的資助。感謝中國人民解放軍總醫院、天津醫科大學(xué)眼科醫院、北京應急總醫院、北京積水潭醫院的合作與支持。
文章鏈接：
1.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724029620
2.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202303755
3.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979723003971?via%3Dihub
4.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202202409
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