作為內(nèi)源性氣體信號分子之一,一氧化碳(CO)因其顯著的抗菌、消炎等生理調(diào)節(jié)功能深受關(guān)注。在抗菌領(lǐng)域,CO可自由擴散進入細菌細胞膜,通過抑制細菌呼吸鏈等方式誘導(dǎo)細菌死亡。同時,CO信號分子可以提升抗生素抗菌效果,增加藥物利用率。然而,直接吸入式CO氣體療法生物安全性低并且難以實現(xiàn)病灶特異性遞送,限制了CO抗菌療法的廣泛使用。因此,研究者們通過物理負載或化學鍵合的方法將CO供體(CORM)整合入高分子納米材料中,以實現(xiàn)納米藥物的病灶富集、病理微環(huán)境響應(yīng)的CO釋放,從而有效延長CO的作用時間并提高治療效果。
圖1: 生物被膜微環(huán)境響應(yīng)pCORM的制備及其用于增強阿米卡星在生物被膜相關(guān)感染中的療效示意圖
圖2:pCORM體外抗菌性能:A–B) 不同濃度pCORM在不同pH下針對MRSA和ESBL-E. coli 的抗菌效果;C–D) 涂布平板菌落和細菌SEM結(jié)果;E-F) pCORM聯(lián)合不同類型亞抑制濃度抗生素對MRSA和ESBL-E. coli 的抗菌效果
選擇兩種具有代表性的耐藥菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA和extended-spectrum β-lactamases-producing Escherichia coli, ESBL-E. coli)分別考察pCORM在不同pH下的體外抗菌性能。結(jié)果表明,在模擬生物被膜微環(huán)境的微酸性pH下,pCORM對兩種耐藥菌均展現(xiàn)出顯著增強且濃度依賴性的殺菌效果。除此之外,通過評價10 μM pCORM 與亞抑制濃度的不同類型抗生素(β-內(nèi)酰胺類,甲氧西林和氨芐西林;喹諾酮類,左氧氟沙星;氨基糖苷類,阿米卡星)的聯(lián)用效果,發(fā)現(xiàn)pCORM能夠使氨基糖苷類Ami對抗兩種耐藥菌的效果顯著增強。因此相比傳統(tǒng)的抗生素療法,這種高分子納米材料能夠通過感染部位富集,響應(yīng)性釋放,提高抗生素療效等多種途徑增強對耐藥菌生物被膜相關(guān)感染的治療效果,為緩解細菌耐藥性危機提供了新思路。
論文信息:Qian Zhou, Tengjiao Wang*, Kunpeng Li, Shanyu Zhang, Kun Wang, Weilin Hong, Rongjun Liu, Peng Li*. Biofilm microenvironment-responsive polymeric CO releasing micelles for enhanced amikacin efficacy. Journal of Controlled Release, 2023, 357, 561-571.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2023.04.025
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