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江西師大譚宏亮教授團(tuán)隊(duì)《Nat. Commun.》: 具有ATP響應(yīng)性的智能前藥體系用于抗菌和創(chuàng)面細(xì)菌感染治療
2022-08-14  來源：高分子科技

  細(xì)菌感染的高發(fā)病率和死亡率嚴(yán)重威脅著人類公共健康？股厥侵委熂(xì)菌感染的常規(guī)藥物，但是抗生素的長期過度使用極易導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性，結(jié)果降低治療效果。近年來，前藥治療被認(rèn)為是一種前景廣闊的細(xì)菌感染治療策略。其中，吲哚-3-乙酸（IAA）是一種被廣泛證明的典型前藥代表，它可以通過與辣根過氧化物酶（HRP）發(fā)生氧化反應(yīng)釋放活性氧自由基（ROS）來發(fā)揮治療作用。然而，因?yàn)镮AA和HRP的時(shí)空分布差異性以及IAA易被預(yù)活化等問題的存在，HRP/IAA前藥體系的治療效果還需極大地提高。

 

圖1. HiZP的制備及抗菌原理。


  近日，江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院譚宏亮教授團(tuán)隊(duì)通過液滴微流控技術(shù)合成了一種具有ATP響應(yīng)性的智能HRP/IAA前藥體系（圖1）。該前藥體系（HiZP）利用ZIF-8納米顆粒和pAAm水凝膠微球的協(xié)同作用，不僅實(shí)現(xiàn)了IAA和HRP在單個(gè)載體的同時(shí)空分布，而且還有效避免了IAA被HRP預(yù)活化，從而極大提高了ROS產(chǎn)率和抗菌性能。更重要的是，該研究結(jié)合細(xì)菌自然生長過程中分泌ATP的特點(diǎn)，還實(shí)現(xiàn)了HiZP的智能抗菌作用。研究發(fā)現(xiàn)，HiZP一旦被活細(xì)菌分泌的ATP激活，其產(chǎn)生的ROS會(huì)破壞細(xì)胞膜而導(dǎo)致細(xì)菌體內(nèi)的ATP泄露，結(jié)果加速HiZP的激活而進(jìn)一步提高抗菌性能。同時(shí)，ROS的強(qiáng)氧化性能不僅使得HiZP具備優(yōu)異的廣譜抗菌性能，而且對耐藥性細(xì)菌也具有優(yōu)異的殺菌效果。在體外感染模型中，HiZP表現(xiàn)出了良好的生物相容性和促進(jìn)傷口愈合能力（圖2）。

 

圖2. 利用HiZP治療創(chuàng)面細(xì)菌感染。


  該工作以“Adenosine triphosphate-activated prodrug system for on-demand bacterial inactivation and wound disinfection”為題發(fā)表在《Nature Communications》上（Nat. Commun. 2022, 13, 4712）。江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院碩士生翁宇豪為論文第一作者，譚宏亮教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和江西自然科學(xué)基金的支持。
該工作是該團(tuán)隊(duì)在仿生催化與譜學(xué)分析研究工作的最新進(jìn)展之一。近年來，該團(tuán)隊(duì)結(jié)合酶和納米酶的催化特點(diǎn)，利用水凝膠和金屬有機(jī)框架為載體材料，在模擬細(xì)胞催化行為（Nat. Commun. 2017, 8, 663；Chem. Eng. J. 2021, 425, 131482）、細(xì)菌感染治療（Chem. Eng. J. 2022, 442, 136153）、標(biāo)志物檢測（Chem. Eur. J. 2019, 25, 9629；ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 30882）等方面，開展了一系列創(chuàng)新性工作。


  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32453-3 

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