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廣西師大沈星燦教授、蔣邦平教授、梁宏教授團隊：二價陰離子驅動溶菌酶凝膠化的普適性策略及其免疫記憶抗糖尿病傷口感染復發(fā)
2024-09-09  來源：高分子科技

  在由病原體引起的感染中，糖尿病傷口作為最常見的糖尿病相關并發(fā)癥，是導致住院和下肢截肢的最大臨床挑戰(zhàn)之一。此外，抗菌溶菌酶水凝膠因其固有的抗菌活性、優(yōu)異的生物化學和機械性能而在傷口敷料中顯示出誘人的優(yōu)勢。不幸的是，由于缺乏通用的凝膠化策略，這種水凝膠的發(fā)展仍然受到很大的限制。



  近日，廣西師范大學沈星燦教授、蔣邦平教授、梁宏教授團隊發(fā)現(xiàn)了溶菌酶納米纖維(LZF)與無機鹽之間的普適性凝膠化策略來構建功能性水凝膠。分子動力學模擬進一步證明了靜電相互作用在二價陰離子驅動的LZF聚集過程中的關鍵作用。隨后，利用天然生物交聯(lián)劑京尼平對LZF骨架進行修飾，制備具有優(yōu)異近紅外吸收性能的京尼平共軛LZF (GLZF)。這種吸收特性可以通過光熱轉換增強溶菌酶對多重耐藥菌的非抗生素抗菌活性。作為一個獨特的應用范例，構建了新穎的免疫記憶MnSO4交聯(lián)GLZF水凝膠(GLZF-MnSO4)，以防止糖尿病傷口中多重耐藥細菌的感染復發(fā)。這種水凝膠可以敏化cGAS-STING途徑，促進樹突狀細胞成熟和T細胞活化，從而建立抗菌免疫記憶微環(huán)境。該工作以“A universal gelation strategy of bivalent anions to construct nanofibrous lysozyme hydrogels for immunomemory anti-recurrence of diabetic wound infection by activating the cGAS-STING pathway”為題發(fā)表在《Aggregate》上（Aggregate 2024, e662）。


圖1. 用于制備功能性無機鹽雜化納米纖維溶菌酶水凝膠的通用凝膠化策略的示意圖，及其通過Mn2+敏化的cGAS-STING途徑激活先天免疫的免疫記憶抗糖尿病傷口感染復發(fā)的獨特應用范例。


  通過結合FT-IR光譜，Zeta電位和分子動力學模擬，證明了二價陰離子普適性的凝膠策略的成凝機理是LZF上賴氨酸位點的NH3+與二價陰離子之間的靜電相互作用（圖2）。


圖2. 水凝膠成凝機理的表征。


  溶菌酶是一種廣泛存在的天然蛋白質，被認為是緩解抗生素治療引起的細菌耐藥性問題的潛在替代物，但其抗菌活性還是比較低。利用天然生物交聯(lián)劑京尼平對LZF骨架進行修飾，制備具有優(yōu)異近紅外吸收性能的京尼平共軛LZF (GLZF)。這種吸收特性可以通過光熱轉換增強溶菌酶對多重耐藥菌的非抗生素抗菌活性并保留其獨有的生物相容性（圖3）。


圖3. 水凝膠的細胞毒性和光增強抗菌活性。


  在生物體中，干擾素基因刺激劑(STING)是對抗病原微生物的一種重要的先天免疫屏障。然而，目前對螫傷相關免疫療法的探索主要集中在抗病毒和抗腫瘤方面。在本研究中，通過構建Mn2+敏化的免疫調節(jié)水凝膠，開創(chuàng)性地利用了cGAS-STING途徑來預防糖尿病傷口多重耐藥菌感染的復發(fā)。這種水凝膠可以敏化cGAS-STING途徑，促進樹突狀細胞(DC)成熟和T細胞活化，建立抗菌免疫微環(huán)境（圖4）。當小鼠二次感染后，成熟的DC、活化的中樞記憶T細胞和效應記憶T細胞在再感染模型中分別增加到3.1、4.0和4.1倍（圖5）。


圖4. 錳基LZF水凝膠通過促進樹突狀細胞(DC)成熟和T細胞活化，建立抗菌免疫微環(huán)境。


圖5. 二次感染后成熟的DC、活化的中樞記憶T細胞和效應記憶T細胞在再感染模型中分別增加，并實現(xiàn)了有效的細菌感染抑制。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/agt2.662

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（責任編輯：xu）
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