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四川大學(xué)楊佼佼副研究員、王端副教授、周宗科教授 CEJ：超聲激發(fā)的工程化益生菌胞外囊泡涂層用于抗植入體感染和免疫調(diào)節(jié)
2024-12-30  來(lái)源：高分子科技

  種植體相關(guān)感染（IAIs）是骨缺損治療中的重大挑戰(zhàn)之一。臨床治療常用的抗生素療法會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的增加，并且藥物對(duì)細(xì)菌生物膜的滲透有限。聲動(dòng)力療法（SDT）可以實(shí)現(xiàn)更深層的組織穿透，同時(shí)將對(duì)健康組織的損害降至最低。越來(lái)越多的證據(jù)表明，SDT 能有效治療多重耐藥細(xì)菌感染。團(tuán)隊(duì)在前期生物囊泡抗菌材料的研究基礎(chǔ)上（Materials Horizons，2024，4651；Acta Biomaterialia，2024，175, 293-306；Small，2024，2311967，Advanced Science，2024，2405764；Nano Today，2024，57，102390；ACS Applied Materials & Interfaces，2024，53435），發(fā)現(xiàn)益生菌胞外囊泡具有在IAIs治療中的潛力（Advanced Materials，2024，2405953）。但消除生物膜和感染后的過(guò)度炎癥反應(yīng)對(duì)于組織修復(fù)和骨生成也至關(guān)重要。


  在該研究中，他們開發(fā)了一種以益生菌胞外囊泡為核心的骨植入體涂層。該涂層可作為成骨活性成分的閥門并增強(qiáng)超聲觸發(fā)的化學(xué)動(dòng)力療法，用于治療感染性骨缺損。植物多酚單寧酸作為 “橋梁”，在鈦植入體表面依次構(gòu)建了成骨生長(zhǎng)肽OGP、動(dòng)物乳桿菌胞外囊泡OMV和血卟啉單甲醚HMME的多層涂層。OMVs層不僅賦予植入物抑菌、免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)功能，還能保護(hù) OGP 免受感染微環(huán)境中惡劣條件的影響。超聲輻照可激活 HMME 產(chǎn)生 ROS，結(jié)合 OMVs 的抑菌特性，可有效消滅細(xì)菌和生物膜。同時(shí)超聲活化還能增強(qiáng) OMVs 的流動(dòng)性，促進(jìn) OGP 的釋放。該策略是一種基于益生菌 OMVs 的抗菌成骨一體化方案，有望成為治療IAIs的新手段。


Figure 1. 涂層的設(shè)計(jì)策略。


Figure 2. 涂層的體外抗菌能力。


Figure 3. 涂層的體外成骨能力。


Figure 4. 涂層的體外免疫調(diào)節(jié)能力。


Figure 5. 涂層的體內(nèi)骨修復(fù)效果。


該工作以題為“Engineered sonosensitive probiotics extracellular vesicles coating for ultrasound-driven anti-infection and immunoregulation in implant infection treatment”發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》。文章第一作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院博士研究生韓明月和華西醫(yī)院本科生李碩元，通訊作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院的楊佼佼副研究員和四川大學(xué)華西醫(yī)院的王端副教授和周宗科教授。本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、四川省科技廳項(xiàng)目、四川大學(xué)研究項(xiàng)目和華西口腔醫(yī)院項(xiàng)目的資金支持。


全文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724104378#f0035

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