文章创新点

      本文设计并构筑了一种基于聚多肽囊泡的声动力抗菌平台，将传统的抗生素治疗与声动力抗菌疗法结合，对耐头孢曲松大肠杆菌具有显著的杀伤效果。利用该聚多肽囊泡的结构特性，成功在其亲水空腔包载广谱抗生素药物头孢曲松(CRO)，疏水膜层同步负载声敏剂二氢卟吩(Ce6)。最后，通过体外抗菌实验验证其协同抗菌效果。结果表明，在超声作用下，同时负载Ce6和CRO的聚多肽囊泡可产生大量具有抗菌活性的活性氧(ROS)，与抗生素CRO协同作用，对耐CRO的大肠杆菌菌株具有显著的抗菌效果，其菌落总数由4.69×10⁹ CFU/mL降低至3.17×10² CFU/mL。该声动力疗法联合抗生素多功能抗菌平台的构建实现了协同抗菌，有望为新型抗菌药物的研发奠定实验基础。

文章背景

       近年来，由于抗菌药物长期不合理的乱用、滥用，细菌耐药性不断增强，而新型抗菌药物的研发却异常缓慢。据估计，除非采取有效行动，否则到2050年，因抗菌素耐药性而死亡的人数可能激增至1000万人/年，远远超过死于癌症的人数。目前的抗菌疗法存在抗菌不彻底、能源消耗大、对人体有损伤且易诱导细菌耐药性等局限性，因此迫切需要开发新型的抗菌疗法以应对耐药菌感染。声动力抗菌作为一种新兴且极具潜力的抗菌策略，在应对日益严峻的细菌感染问题，尤其是耐药菌感染方面展现出独特优势。该疗法结合低强度超声和声敏剂，具有较高的安全性和显著的抗菌效果，同时具有低组织损伤性、非侵入性和不易诱导细菌耐药性等优点。由于细菌耐药机制的复杂性，单一的声动力疗法无法及时彻底地治愈耐药菌感染，因此开发新型的声动力抗菌体系对耐药菌的治疗具有重要意义。

文章概述

       基于上述背景，江南大学生命科学与健康工程学院陈敬华/韦平课题组采用开环聚合法制备得到两亲性多肽共聚物PGA₂₅-b-PCL₃₇，然后，通过溶剂交换法实现聚合物自组装。通过优化自组装条件，得到尺寸均一的聚多肽囊泡，并在组装过程中同步包载抗生素头孢曲松和声敏剂二氢卟吩。接着，优化声敏剂和抗生素的包载效率并检测超声调控下的活性氧生成量和药物累积释放量。最后，构建耐头孢曲松大肠杆菌，验证了该声动力抗菌平台对耐药菌具有显著的杀伤效果，为新型抗菌药物的研发奠定了实验基础(图1)。

      文章首先表征了聚多肽囊泡超声前后的粒径大小。超声前聚多肽囊泡的直径在324 nm左右，PDI为0.137；超声5 min后，直径在311 nm左右，PDI为0.104，说明通过溶剂交换法成功制备得到了在溶液中分散良好的聚多肽囊泡。接着，为了探究超声是否会引起其形貌变化，采用TEM对聚多肽囊泡超声前后的形貌进行进一步表征(图2)。结果显示超声后的聚多肽囊泡尺寸虽略有减小，但仍保持典型的空心囊泡结构。根据囊泡双层膜测量方法计算其膜厚为11 nm，证实该组装体具有典型的双层膜结构。

     文章系统研究了该聚多肽囊泡对不同浓度的Ce6和CRO的负载效果。如图3所示，包载效率随着Ce6和CRO浓度的增加而增加，结合Ce6和CRO的标准曲线可知在包载300 μg/mL Ce6和900 μg/mL CRO时达到最大值，其载药率分别为56.90%和79.84%。图3 (a) 为不同Ce6初始浓度下聚多肽囊泡的载药率；(b) 为不同CRO初始浓度下聚多肽囊泡的载药率

       文章探究了在外部超声刺激调控下Ce6和CRO的药物释放行为(图4)。相比于游离的Ce6和CRO(持续释放6 h，累积释放量分别为95%和49%)，聚多肽囊泡对药物具有缓释作用，持续释放8 h，累积释放量分别为80%和33%。超声增强了聚多肽囊泡中Ce6和CRO的释放，持续释放8 h，累积释放量分别为89%和45%。上述实验结果表明：聚多肽囊泡包载可以使得药物缓慢持续释放，以达到持续的抗菌效果；且外部超声可作为外部开关，加速药物从聚多肽囊泡的亲水空腔中释放出来，实现控制释放。

      文章展示了聚多肽囊泡声动力抗菌平台对抗生素耐药菌的协同杀伤效果。首先采用平板涂布计算法对各组抗菌效果进行评估(图5)。其中，Ce6-CRO-PVs+sonication组表现出最佳的抗菌效果，且Ce6-CRO-PVs+sonication组与CRO-PVs组、Ce6-PVs+sonication组的菌落数之间存在极其显著的统计学差异，表明同时负载CRO和Ce6的聚多肽囊泡在超声作用下介导的协同抗菌效果优于单独CRO或单独Ce6所介导的抗菌作用。

      其次，采用活死细菌染色法进一步评估了其协同抗菌疗效。如图6所示，单独PVs组在观察视野中无死细菌出现，Ce6-PVs组、CRO-PVs组、Free CRO组、Ce6-CRO-PVs组、Ce6-PVs+sonication组、Free Ce6+sonication组、Ce6-CRO-PVs+sonication组的死细菌数量依次增加，活细菌数量依次减少，与平板计数的结果保持一致，进一步验证了负载CRO和Ce6的聚多肽囊泡在超声作用下介导的协同作用显著增强了其对耐CRO大肠杆菌的抑菌效果。

       上述工作即将以研究论文形式在《高分子学报》印刷出版。杨敏硕士研究生是该论文的第一作者，韦平助理研究员和陈敬华教授为通信联系人。

杨敏, 韦平, 刘文浩, 陈敬华 .聚多肽囊泡声动力抗菌平台的构建及协同抗菌效果研究 .高分子学报, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25015Yang, M.; Wei, P.; Liu, W. H.; Chen, J. H.Polypeptosomes-based sonodynamic platform for synergistic antibacterial therapy.Acta Polymerica Sinica, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25015CSTR: 32057.14.GFZXB.2025.7387

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