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  可吸收明膠海綿是一種在外科手術(shù)中廣泛使用的止血材料，在使用過程中常常會(huì)引發(fā)醫(yī)源性細(xì)菌感染，嚴(yán)重影響患者術(shù)后恢復(fù)和生命健康。特別是不合理使用抗生素會(huì)導(dǎo)致耐藥菌的出現(xiàn)，使抗生素藥物資源日益枯竭，人類社會(huì)逐漸進(jìn)入“后抗生素時(shí)代”。陽離子型高分子材料在抗細(xì)菌感染方面具有較好的應(yīng)用前景（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1802140; Small 2019, 15, 1900999），但是如何兼顧可植入材料的生物相容性和抗菌性能仍然面臨重要挑戰(zhàn)。

  為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，北京化工大學(xué)徐福建教授團(tuán)隊(duì)通過開環(huán)聚合（ROP）和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）構(gòu)建了系列三嵌段共聚高分子材料QP-b-PCL-b-QP，可在四氫呋喃中自組裝形成反膠束結(jié)構(gòu)（圖1），其中疏水的聚己內(nèi)酯（PCL）鏈段形成反膠束外殼，具有良好的生物相容性和細(xì)菌脂肪酶響應(yīng)性；親水性季銨化聚2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯（QP）鏈段形成反膠束核心，并在細(xì)菌脂肪酶存在的感染微環(huán)境中降解并釋放，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)性抗菌。

圖1. 基于QP-b-PCL-b-QP反膠束涂層構(gòu)建脂肪酶響應(yīng)性自適應(yīng)抗菌明膠海綿

  系列三嵌段季銨化高分子材料中，QP₄₁-PCL₁₁₈-QP₄₁（RM₂）構(gòu)建的反膠束涂層具有最優(yōu)的脂肪酶響應(yīng)性。抗菌實(shí)驗(yàn)表明反膠束涂層（RM₂）修飾明膠海綿對(duì)高表達(dá)脂肪酶的金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌表現(xiàn)出較好的自適應(yīng)抗菌性能（圖2a、2b）。盡管綠膿桿菌也可以表達(dá)脂肪酶，但是綠膿桿菌對(duì)響應(yīng)性釋放的季銨化抗菌劑（QBA）具有較高的耐受性（圖2c）。由于本實(shí)驗(yàn)選用的大腸桿菌幾乎不表達(dá)脂肪酶，因此實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比未表現(xiàn)出明顯的抗菌性能（圖2d）。

圖2. 反膠束涂層（RM₂）修飾明膠海綿的自適應(yīng)抗菌性能。（a）金黃色葡萄球菌、（b）枯草芽孢桿菌、（c）綠膿桿菌、（d）大腸桿菌。

  動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，RM₂反膠束涂層修飾明膠海綿在活體中也具有較理想的自適應(yīng)抗菌性能（圖3a、3b）。植入材料周圍皮膚組織的H&E染色圖片表明，未修飾明膠海綿（GS）周圍皮膚組織中存在大量中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜伊紅細(xì)胞等炎癥細(xì)胞，表明組織中由于細(xì)菌感染造成急性炎癥反應(yīng)（圖3c）。RM₂反膠束涂層修飾明膠海綿周圍皮膚組織中炎癥細(xì)胞數(shù)量較少，表明具有自適應(yīng)抗菌功能的明膠海綿能夠減輕細(xì)菌感染造成的炎癥反應(yīng)。

圖3. （a）從細(xì)菌感染組織中提取的菌落培養(yǎng)照片；（b）細(xì)菌感染組織中金黃色葡萄球菌菌落計(jì)數(shù)分析；（c）細(xì)菌感染模型中未修飾明膠海綿（GS）與RM₂反膠束涂層修飾明膠海綿周圍皮膚組織的H&E染色圖片。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2021, 2011165.)上。論文的第一作者為北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生王安治，共同通訊作者為北京化工大學(xué)丁小康副教授和徐福建教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202011165